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土石混合体广泛分布于我国、尤其是西部地区。伴随着大型水电项目,尤其是三峡工程的推进,土石混合体逐渐受到岩土工程研究者的关注。土石混合体是一种复杂的土质体,其由两种性质迥异材料（块石和土介质）组成,有着强烈的不均匀性、非连续性、非线性,其宏观力学性质跟块石含量、形状、空间分布等细观结构特征密切相关。本文以获取土石混合体细观结构特征为出发点,采用数值图像处理技术和离散元方法,建立土石混合体的随机细观结构离散元模型,并以此为基础对土石混合体细观结构对宏观力学性质的影响进行了研究。本文的主要工作如下:（1）采用图像处理技术获取块石形状,建立块石随机形状数据库。对获取的块石数值图像进行预处理,获得其灰度二值化数值图像,采用Canny边界识别算法,提取块石数值图像边界信息。再通过文章提出的“以直代曲”的思路,提取块石边界角点坐标,既能准确的表述块石边界形状,方便用于颗粒填充,又可以消除图像识别边界的锯齿效应。（2）提出了表征块石形状的两个参数(面积差异比Scp、棱角指数AI)以及其计算方法。面积差异比Scp表示块石边界与当量椭圆边界围成面积跟颗粒实际面积的比值,表示块石的整体边界的起伏特征。棱角指数AI跟角点个数和角点尖锐程度有关,表示颗粒的棱角性。（3）采用修正后的不规则颗粒填充算法（MCOS填充算法）获得了适用于离散元分析的不规则块石基本单元。以“容许颗粒重叠”为原则,采用容许重叠的圆填充不规则块石,并引入精度控制条件,以较少的填充圆获得理想的填充效果,建立了土石混合体不规则块石基本单元。（4）提出了建立土石混合体离散元随机模型的方法。采用图像识别技术大量识别块石图像,建立了可拓展的块石形状数据库。建模过程中,通过随机调取块石图像获取块石形状随机模型,再根据级配特征、形状特征和不规则颗粒填充算法生成满足特定级配和块石形状特性的土石混合体的离散元模型。（5）以土石混合体离散元随机模型为基础,研究了含石量、块石形状(长短轴比Sab、面积差异比Scp、棱角指数AI)、块石主轴方向对土石混合体抗剪强度和变形特性的影响。