沥青混合料是由集料、沥青胶浆及空隙组成的复合型材料,不仅组成成分的含量对沥青混合料的力学特性有着影响,并且组成成分的空间分布对其力学特性的影响更加深刻。介入沥青混合料细观结构从而深入了解其各种复杂的力学行为有着积极意义。本文通过数字图像处理技术分析沥青混合料内部细观结构特征,提取粒径大于2.36mm的粗集料颗粒的边界及位置信息,从而分析其细观结构的特征,包括粗集料的几何形态及空间形态特征,以及粗集料的边界及位置信息,从而构建数值分析所需的几何模型。在这几何模型基础之上,通过对沥青胶砂与粗集料分别赋予不同的材料属性,粗集料被定义为弹性材料,沥青胶砂按蠕变实验定义为粘弹性材料,从而研究分析了在劈裂实验中沥青混合料的粘弹性力学响应特性,分析沥青混合料内部结构的Mises应力、蠕变应变、总位移及水平位移的分布规律。另外,本文通过结合扩展有限元数值计算方法及断裂力学的数值模拟,分析了在不同裂纹荷载作用下沥青胶砂中的裂纹扩展规律,以及粗集料对沥青胶砂中裂纹扩展的影响。研究结果揭示了在虚拟劈裂实验中沥青混合料细观结构内部的应力应变分布规律,蠕变应变与粗集料间距之间的关系,裂纹在沥青胶砂中的发展规律,以及粗集料对沥青胶砂中裂纹发展规律的影响。