近些年来,在城区道路上以及相近建、构筑物附近经常出现地层失稳现象,轻则出现不均匀沉降,严重的会产生骤发性塌陷,造成人员的伤亡,而塌陷的突发性强、随机性高等特点,也进一步加剧了塌陷的危害性。频繁的塌陷事故时刻威胁着广大人民的生命财产安全,为保证正常的生产生活条件、提高城市道路的抗灾韧性,分析塌陷机理成为当务之急。地层可以分为轻度扰动地层、改性地层和重塑地层。重塑地层的粒径、成分、不同成分之间的力学性质差距都很大,因此重塑地层更具备塌陷的产生条件。砂石混合体地层是典型的重塑地层,但是目前针对砂石混合体地层塌陷的研究少之又少。同时,地表塌陷孕灾链的机理十分复杂,而现有的研究不能满足对塌陷的预测和防治。因此,对砂石混合体力学性质以及地表骤发性塌陷的机制研究,具有较大的科研价值和现实意义。本文主要采用离散元数值模拟和模型试验等方法,对砂石混合体的力学性质以及塌陷机理进行深入的研究:（1）本文考虑砾石形状和颗粒级配对砂石混合体力学性质和变形规律的影响。利用数字图像处理技术将砾石的真实形状数据存储入砾石形状数据库并在离散元软件中重构,完成砂石随机模型构建;结合分形理论构建砂石混合体的二重分形结构模型,利用砂粒度分维值和砾石粒度分维值确定砂石混合体的粒度分布。（2）基于PFC直剪试验获得了抗剪强度参数随粒度分维值和轴向系数的变化规律,并从颗粒位移、接触数量以及颗粒转动等方面分析了产生这种变化的内在机制。（3）以埋深高度为试验变量建立塌陷模型试验,分析空洞扩张作用下的塌陷形态、位移、地层土压力、颗粒流失量的变化规律,探明了砂石混合体地层的塌陷机理,并进一步确认埋深高度的影响机制。（4）采用离散元模拟方法构建砂石混合体塌陷模型,进一步归纳塌陷过程中形态、流失量、土体应力和位移的变化特征。阐述了埋深高度、开口大小和颗粒级配对地表沉降的影响作用。