土石混合体在自然界中的分布十分广泛。其中,“土”和“石”两相介质的粒径和强度相差很大,其微观结构的随机性和复杂性决定了其复杂的力学行为。为充分揭示含石率和石粒形态对土石混合体宏观和微观力学行为的影响,有必要建立土石混合体宏观力学行为与微观机理的关系,从机理上探究土石混合体的承载能力和变形破坏特征,从而加强对此类特殊地质体的认知,这对于灾害防治和实际工程的建设都具有重要的意义。本文利用三维扫描仪还原石颗粒三维形态,基于离散元软件,采用fish语言编程,建立了考虑石颗粒真实三维形态的土石混合体柔性边界静三轴数值试验模型和刚性边界动三轴数值试验模型,并开发了实时输出平均配位数和接触力链的监测程序和后处理程序。通过大量的静三轴和动三轴数值试验模拟,研究了含石率和石颗粒形状对土石混合体宏观和细观力学行为的影响。本文的主要研究内容和创新点如下:（1）在对石颗粒真实形态进行扫描及数值修复基础上,将石颗粒形态上分为细长状、扁平状、类球状三类。模拟室内试验橡皮膜的作用效应,研发了颗粒连接构成的柔性边界,成功建立了柔性边界土石混合体静三轴数值试验模型,实现了柔性围压加载的模拟;模拟动力条件下的不排水效应,建立了刚性边界的动三轴数值试验模型,并开发了实时输出平均配位数和接触力链的监测程序和后处理程序。（2）创新提出控制预压摩擦系数法,并联合边界收缩法来实现对土石混合体密实度和随机性的控制。通过设定加载速度上下限,有效解决了传统计算方法中伺服控制的加载速度溢出问题,使得伺服控制精确度显著提升。（3）与实际室内试验数据相对照,通过对土体细观参数、试验边界条件、不同含石率下土石混合体细观参数开展敏感性分析,定量评价了各参数对数值试验的影响程度,实现了土石混合参数的快速标定。（4）基于9组正交土石混合体静三轴数值试验,分析了土石混合体细观参数（土-土、土-石、石-石接触参数）与宏观参数（弹性模量、抗压强度）间的联系,回归得到了含石率从0%到40%的土石混合体宏观参数与细观参数的四参数非线性关系公式。（5）基于土石混合体重建模型开展了静三轴离散元数值模拟,对含石率（20%、40%、60%、80%）、石颗粒形状（细长状、扁平状、类球状）不同的土石混合体试验进行了数值试验,定量分析了数值试验中土石混合体的宏观和细观层面力学参数,如颗粒接触与接触力强弱、颗粒运动、配位数变化等特征随加载进行的演化过程,从细观层面解释了石颗粒形状、含石率对土石混合体抗剪强度和变形特性的影响。分析结果表明:土石混合体力学性质受石颗粒形状、含石率影响显著,且变化规律复杂。含石率在40%后可出现局部传力骨架,在60%后就可以形成整体式骨架,而棱角形（细长状、扁平状）石颗粒能通过咬合有效提升抗剪强度,在试样剪切破坏过程中,石颗粒的运动旋转均引起内部结构调整,从而影响土石混合体的宏观抗剪强度和变形特性。（6）研究了石颗粒形状、含石率、不同围压对土石混合体动剪切模量和阻尼比特性的影响,并对产生动力特性差异的机理进行了阐述。研究表明,随着动应变的增大,动剪切模量随之减小,而动阻尼比不断增大;棱角形石颗粒会提升土石混合体的动剪切模量、动阻尼比;同时含石率的增加也会导致动剪切模量的提升,动阻尼比随含石率提升而降低。