沥青混合料由于组成材料的多样性、集料形状棱角的不规则性、制备过程中颗粒分布不均匀性等因素的影响,即使在同一级配的情况下,其内部细观结构特征和力学性能间也存在较大的变异。现有的沥青混合料体积评价参数只能从整体上描述沥青混合料的特征,不能从细观上反映混合料内部材料的空间分布状态,也难以从机理上对沥青混合料复杂的破坏行为进行解释。随着X-ray CT设备在工业领域的应用和图像处理方法的发展,国内外已经形成了较为完整的混合料数字图像处理流程和细观结构评价方法,在集料特性的多尺度表征与评价,空隙面积提取和空间分布表征,混合料细观结构特性的变异性,宏微观性能相关性等方面取得许多成果。本文针对集料形貌特征对沥青混合料的细观结构参数、力学性能及受力分布状态的影响开展研究,主要研究内容及研究成果如下:基于二维图像的数字图像处理流程,优化了三维模型的数字图像处理方法,完成了对沥青混合料三维数值模型中集料图像的提取,采用基于连通区域判定的子矩阵识别算法,生成并标记了代表单一集料的三维矩阵,利用模拟真实筛分过程的颗粒粒径识别算法,验证了集料三维颗粒提取的准确性。参考二维空间的集料形貌特性及沥青混合料细观结构评价参数,完善了集料与混合料细观结构的三维评价方法,采用轴长之比表征集料针片状特征,采用集料与当量圆的表面积之比表征集料棱角性特征,采用集料倾斜角描述集料的分布特性,采用接触点数描述集料的接触特性,采用均匀系数描述集料的分布均匀性,完成了提取算法的开发和程序的编写。采用变更针片状集料添加量和集料磨光次数的方法,成型了具有不同形状和棱角性集料的沥青混合料试件,通过X-ray CT扫描设备完成了对沥青混合料试件细观结构图像的提取。应用自行编写的程序提取了沥青混合料细观结构参数,完成了对集料针片状和棱角性特征的数字量化,验证了三维参数表征混合料细观结构的特征性和敏感性,并进行了不同集料形貌对细观结构特征的影响研究。基于真实试件的细观结构图像,导入PFC离散元颗粒流软件,编写模型生成程序,建立了沥青混合料离散元模型,采用线弹性模型和Burgers模型分别表征集料和砂浆的力学性质,并通过试验和公式推导,获得了材料微观力学参数。最后,通过PFC离散元颗粒流软件,进行了静载蠕变试验的虚拟加载,采用蠕变模量和位移曲线评价其力学性能,并提取了加载阶段集料的接触力分布情况,分析了集料形貌特征及细观结构参数与沥青混合料内部接触力分布之间的关联性。