由于我国地域辽阔、地质条件复杂,自然形成的或者人工回填的的土石混合体边坡随着可见,土石混合体边坡在自然环境下或者人为影响下发生滑坡、泥石流等灾害,给国家经济发展和人民的生命财产安全带来严重影响。因此,开展土石混合体稳定性研究具有重要的理论价值和工程实际意义。本文利用室内物理实验和离散元软件PFC2D对徐州地区的土石混合体材料进行研究,得到法向压力、含石量、块石形状及最大块石粒径对徐州地区土样的剪切特性及颗粒破碎特征影响,以期为土石混合体边坡稳定性分析提供重要参考。研究成果如下:(1)首先,通过室内大型直剪试验和数值模拟试验得到了不同法向压力、不同含石量下土石混合体的剪切特性及颗粒破碎特征。结果表明:法向压力和含石量对土石混合体的剪应力与剪切位移曲线形态有重要影响;法向压力一定,含石量为50%时,土石混合体的抗剪强度、粘聚力、内摩擦角取得最大值。与剪切前相比,剪切后试样中的小粒径颗粒含量增多,大粒径颗粒含量减少,中等粒径颗粒含量波动性变化;随着含石量的增大,颗粒破碎率逐渐增大,两者之间具有幂函数关系;随着法向压力的增大,颗粒破碎率逐渐增大,两者之间具有二次函数关系;在数值模拟中可以直接观察到颗粒的运动、破碎状态,因此根据颗粒的破碎特征和运动特征,得到直剪试验中法向压力、含石量对剪切带的影响规律。随着含石量的增大,剪切破碎带逐渐增大,剪切位移带逐渐减小;随着法向压力的增大,剪切破碎带逐渐减小,剪切位移带逐渐增大。(2)构建多尺度数值模型,研究块石形状、最大块石粒径对土石混合体剪切特性及颗粒破碎特征的影响。块石形状对土石混合体抗剪强度的影响不大;随着块石形状系数的增大,颗粒破碎率逐渐减小;当法向压力一定时,随着形状系数的增大,剪切破碎带的厚度逐渐减小;当法向压力一定时,块石形状系数从0.829减小到0.546时,土石混合体颗粒的剪切位移带逐渐增大,但当块石形状系数从0.546减小到0.437时,剪切位移带的厚度有所减小。随着最大块石粒径的增大,土石混合体的抗剪强度逐渐增大,颗粒的破碎率逐渐增大;最大块石粒径为70mm时,剪切面附近未出现明显的剪切破碎带,最大块石粒径为50mm、30mm时剪切面附近出现剪切破碎带,且相比较最大块石粒径为50mm,最大块石粒径为30mm时剪切破碎带较为显著;当法向压力一定时,最大块石粒径越大,剪切位移带厚度越大。该论文有图46幅,表18个,参考文献88篇。