我国公路不少出现严重的早期破坏现象等问题,其中以开裂和车辙最为普遍。众多道路研究者为此展开了大量研究,但主要是通过室内宏观试验手段。鉴于室内宏观试验的误差大、再现性差以及无法深入研究混合料内部机理等局限性,离散元法逐渐被引入到道路材料的研究工作中。目前大多数离散元法研究基于算法生成虚拟集料,但虚拟集料始终无法与真实形态的集料颗粒完全相符。基于此,本文基于CT断层扫描技术并结合数字图像处理技术,实现真实形态集料颗粒的三维重构,进一步地构建沥青混合料三维离散元模型并进行虚拟力学试验,以深入分析混合料内部机理并针对室内宏观试验难以控制的混合料性能影响因素展开研究。首先,基于CT断层扫描技术获取集料多个二维截面图像,开发Matlab程序处理图像获得集料三维轮廓点坐标数据,实现对真实形态集料颗粒的三维精细化重构;基于轮廓点坐标数据,提出三个指标量化评价集料的形状,建立更准确的集料针片状评价方法,并通过凸包面积差法分析各断层截面以综合评价集料的整体棱角性;其次,通过真实集料重构方法生成多个集料模型,构建集料模板数据库;基于集料模板以及Bubble Pack算法,生成粗集料颗粒模型,对模型精度影响参数进行分析并给出建议取值范围;根据混合料体积特性,生成具有级配特征的粗骨架结构;在模型试件生成规则排列小球,按重叠判断原则定义小球将其分成集料相与砂浆相,建立与真实混合料内部空隙分布特性相符的空隙相,由此构建沥青混合料三维离散元模型;然后,分析沥青混合料内部各组分间的接触力学行为并选取合适的接触模型,建立宏观参数与微观参数的转换关系,通过室内试验等手段对模型中各项细观参数进行标定,并基于室内试验结果检验了参数取值的准确性;最后,进行劈裂虚拟试验与单轴贯入虚拟试验,对试验过程中混合料内部的应力分布与传递、破坏裂缝产生与发展等内部机理与变化进行细观分析,并通过室内试验对比验证该方法的可行性;对沥青混合料的低温抗裂性能与高温抗剪性能多方面的影响因素展开分析与研究。