堆石坝因承载力高、透水性好、抗震性能高、适应性好、节省工程成本、取材方便等众多优点,在工程实践中被广泛使用。随着堆石坝坝高的不断提升,堆石料作为堆石坝的主要建筑材料,其力学特性和变形对坝体的安全性有着显著影响,在高应力作用下,堆石颗粒会发生破碎。颗粒破碎将改变堆石料的级配和力学性能,造成堆石坝坝体的沉降和变形,从而严重危害到坝体的防渗性能。一般的堆石料力学特性的研究是利用室内物理实验进行的,但由于室内试验的局限性,无法对实验过程中的细观力学特性进行观察,因此在考虑颗粒破碎情况下的堆石料力学特性的研究很难得到深入研究。随着计算机技术在工程领域的逐步发展,数值模拟方法已经成为了研究堆石料颗粒力学特性的有效手段。鉴于此,本文围绕堆石料颗粒的颗粒破碎特性展开了不同组构的堆石料试样的双轴模拟试验,在考虑颗粒破碎的情况下探讨不同颗粒组构对堆石料的宏细观力学特性的影响。主要研究内容如下:(1)使用PFC2D软件,建立双轴加载试验模型,在模型中生成clump刚性簇,再用ball拟合出clump颗粒簇的形态,用以替换clump,生成可破碎的堆石料颗粒模型。通过模拟室内物理试验,调整各项参数进行细观参数的反演,确定模拟时的各项细观参数的取值。(2)开展不同颗粒级配的堆石料试样在四种围压(0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa)下的双轴加载模拟试验,得到各项堆石料力学指标,通过分析得到的数据研究级配对堆石料宏细观力学特性的影响。说明了在所取的试样中随着细颗粒含量增加,颗粒破碎率会越低,堆石料试样的强度会越高。(3)开展不同颗粒形状(圆形、五边形、七边形)的堆石料试样在四种围压下的双轴加载模拟试验,通过分析应力应变曲线、颗粒位移、力链的演化等试验结果,得到圆形颗粒试样的强度最高,七边形颗粒试样的强度最低,在颗粒棱角处易产生集中应力造成堆石料试样的破坏。(4)开展不同颗粒粒径(11mm、13mm、15mm)的堆石料试样在四种围压下的双轴加载模拟试验,由应力应变曲线发现当粒径过大或过小时的堆石料试样强度都会降低,中间粒径的堆石料试样强度最高,颗粒粒径越大堆石料越容易产生破坏。随着围压的增加,堆石料试样的强度也逐渐变大。