大空隙沥青混凝土路面因其卓越的排水、降噪、抗滑以及防眩的功能特性广泛应用于公路工程建设,但是它的耐久性问题突出,根本原因在于使用过程中出现粘结失效。气候环境和车辆荷载的长期作用加速了大空隙沥青混凝土集料-砂浆界面或砂浆-砂浆界面脱粘导致路面出现松散病害。鉴于此,本文考虑水、温度、荷载等因素,借助离散元对大空隙沥青混凝土内部粘结失效行为进行研究,从细观角度揭示粘结失效行为机理,为提高大空隙沥青混凝土的耐久性提供理论基础。首先,本文基于CT扫描技术以及数字图像处理技术获取大空隙沥青混凝土的二维结构信息,构建几何模型。选用平行粘结模型、Burgers模型、接触刚度模型、滑动模型描述大空隙沥青混凝土中不同材料力学特征,通过单轴压缩试验以及单轴蠕变试验获取不同工况下材料的接触参数。其次,利用CT扫描图像的级配信息构建虚拟粘结失效试验模型,赋予不同温度、环境条件下的接触参数后,进行静态荷载作用下的粘结失效研究。研究表明:升温、水浴、冻融条件都会增大路面变形量,扩大颗粒间剥离趋势,加剧粘结失效;60℃高温条件下随着粘结失效的形成,空隙结构中部分空隙被压缩的同时伴随小空隙生成,虽然空隙个数增多,但空隙率下降,平均长短轴比增大。空隙率、空隙个数、平均长短轴比均与粘结失效个数存在明显线性关系,升温与恶劣环境条件使得空隙结构变化程度相同时的粘结失效更加严重;大空隙沥青混凝土竖向应力随着深度的增大而减小,水平应力大小排序依次为上层、下层、中层。60℃条件下的大空隙沥青混凝土模量的衰减使得水平方向重叠量激增,水平应力明显上升;粘结失效个数经历了快速增长、减速增长两个阶段,位置呈梯形分布,主要在剪切带上,高温下粘结失效类型以粘聚破坏为主,黏附破坏为辅,粘聚破坏的发展速度最快、个数最多。恶劣环境条件下,水对于黏附破坏的增幅更大。再次,开展半正弦波荷载作用下的粘结失效研究。研究表明:升温与恶劣环境下大空隙沥青混凝土的不可恢复变形量和平均接触力都会增大;集料间距越小、集料间沥青砂浆厚度越薄、空隙越少的区域更容易形成主力链;粘结失效个数经历了低速、快速、减速、无增长四个阶段;能量变化与粘结失效有很大关系,粘结失效在粘结能与应变能的共同驱动下不断发展,加载阶段粘结失效是摩擦功增大的主因;在60℃下目标空隙率的增加会加剧粘结失效程度,当目标空隙率由18%增长至20%时粘结失效增幅最大。60℃无循环下的空隙级配中Weibull双参数增大,都会加剧粘结失效。最后,进行了往返荷载作用下疲劳失效的研究。研究表明:升温、恶劣环境条件(水浴、冻融)都会加速大空隙沥青混凝土路面的疲劳损伤;疲劳损伤促使力链网络演化,在力链网络参数中,随着疲劳损伤的增大平均最短路径减小,平均网络约束系数增大,平均聚类系数先增大后减小。