沥青混合料是.由集料、沥青胶结料及空隙组成的多相体系的材料。沥青混合料的力学强度与集料颗粒的分布和集料间的接触状态等空间结构特征直接相关。沥青混合料的空间结构形成很大程度上取决于压实成型过程,如何保证沥青混合料的充分压实是道路工作者关注的问题。论文通过PFC3D构建三维混合料压实模型,从细观结构层次对混合料的空间结构形成过程进行了研究,主要内容如下:首先,针对已有的不规则多面体随机切割算法导致集料的尺寸不能与实际集料建立关系的缺点,提出了一种基于不规则多面体随机切割改进算法。该算法关键步骤是在生成级配圆球时,适当扩大集料的半径,避免切割时三维尺寸的减小。为了进一步验证集料尺寸的准确性,根据室内集料筛分试验原理,建立了不规则集料的离散元振动筛模型。以AC-20为例研究了沥青混合料虚拟试件的装配过程,实现了沥青混合料的可视化,为混合料压实机理及细观力学响应研究奠定了基础。其次,根据PFC3D细观接触模型的特点,选取了适合沥青混合料内部各相材料的接触模型。在系统分析已选取细观接触模型参数的基础上,建立了混合料内部宏观试验参数与细观模型参数的关系。基于时间-温度等效原理通过室内试验获得了混合料对应的细观参数,为数值仿真提供了材料参数。再次,在已生成不规则三维虚拟离散元集料和确定的材料细观参数基础上,建立了粗集料的三维离散元模型,且通过室内试验验证模型的合理性,将细观指标与宏观指标相结合,研究集料在压实过程的演化规律,探讨刚度、最大公称粒径和级配类型对集料运动规律的影响,并以成型的试件为基础,通过三轴虚拟试验评价了集料的力学性能。为进一步研究沥青混合料的细观压实机理和力学性能提供了基础,对基于细观沥青混合料的设计方法及其它成型方式有一定的借鉴作用。接着,采用离散元法建立了沥青混合料室内压实模型,研究了集料的空间位置的变化、转动与平动速度、沥青混合料内部接触力与接触数等情况。从细观层次探索了沥青混合料空间结构形成过程,为深入研究其它压实类型和现场路面压实提供了参考。最后,根据离散元虚拟试件生成方法生成了三维沥青混合料SMA-13压实试件,基于均布荷载-时间等效原理提出了沥青路面三维压实离散元模型,从平均接触力、应变率及能量等方面,研究了初始空隙率、路面厚度、压实方式与压实速度等对沥青混合料在压实过程的空间结构演化规律的影响,在一定程度上从细观层次揭示了路面压实机理。