沥青混合料作为典型的颗粒性材料，其宏观力学响应是微细观层面的矿料间的接触和界面摩擦、滑移行为的外在表现。本文研究的目的在于结合沥青混合料的散体特性，从微细观层面分析沥青混合料的界面接触及滑移特性，解释沥青混合料强度形成及失效机理，提出合理的矿料滑移剪切评价试验方法和参数，建立混合料宏观力学行为与细观结构特性的关系，并提出基于矿料微细观作用机理的沥青混合料设计方法。首先，本文运用PFC2D建立了离散元模型，对混合料破坏机理进行了细观分析，认识到矿料的接触特性对混合料强度构成的重要性；并采用X-ray CT扫描及数字图像处理技术从细观角度对矿料的接触特性进行了分析，提出了矿料接触度定量评价指标C1；然后，在对混合料结构进行细观分析的基础上，提出了专门评价沥青混合料矿料滑移剪切性能的试验方法—滑移剪切试验；通过沥青混合料的滑移剪切试验和车辙试验的相关性分析，提出滑移剪切能EI作为滑移剪切试验评价沥青混合料高温性能的力学指标；最后，基于滑移剪切能EI与车辙动稳定度的相关性以及有限元分析，确定滑移剪切试验的压头和试件的尺寸、试验温度、加载模式及其加载速率；并分析沥青混合料的级配、油石比、沥青类型、温度和加载速率等因素对滑移剪切能EI的影响。另外，鉴于传统的马歇尔设计方法中马歇尔稳定度与路面的高温稳定性没有良好的相关性，本文采用滑移剪切能EI替代稳定度进行沥青混合料设计探讨，并通过实例得出，此种方法得出的沥青用量比马歇尔方法得出的沥青用量偏少，更能保证沥青路面的高温稳定性。