沥青混合料具有优良的路用性能,在路面建设中得到了广泛的应用。沥青混合料的真实力学性质是路面设计和实际路面结构响应分析的基础。在道路设计和路面结构响应分析中,一般以实验室拌合、实验室成型的试件的力学性能为依据,并且假设沥青混合料为各向同性材料,这并不能真实地反映实际路面材料的性能。考虑各向异性的路面芯样力学性质研究能够为路面设计和路面结构响应分析提供坚实的基础。本文以麻竹高速大悟段新建路面下面层芯样为研究对象,对沥青混合料的基本黏弹性质和固有各向异性特征进行分析研究。首先,利用单轴压缩蠕变试验确定了路面芯样两个方向(压实方向和垂直于压实方向)的基本黏弹参数(蠕变柔量、松弛模量和动态模量)。本文在三种温度(5、20和35oC)下进行了单轴压缩蠕变试验,利用试验测得的应力应变数据计算得到了各温度下的蠕变柔量。基于线性黏弹性原理,利用蠕变柔量、松弛模量和动态模量三者之间的关系分别计算得到了各温度下的松弛模量和动态模量。然后通过运用时温等效原理绘制了蠕变柔量主曲线、松弛模量主曲线和动态模量主曲线,在广泛的时间域和频率域内表征路面芯样的蠕变性能、松弛性能和动态性能,该方法为路面芯样的基本黏弹性能分析提供了有效的途径。其次,利用数字图像处理技术对集料的表观特性和路面芯样的细观结构进行研究,其中利用AIMS系统对集料的球度、棱角性和表面纹理进行量化,利用数码相机和IPP软件对芯样的细观结构进行分析。研究表明,来源相同的集料的表观特性存在差异性;以均匀性系数和集料距离偏差率为指标能较好地评价沥青混合料的均匀性;粒径大的扁平状集料在压实过程中长轴方向容易向水平方向倾斜。然后,以各向异性度为指标量化了路面芯样力学性能的方向差异性,并分析了温度、加载时间和加载频率对各向异性度的影响。研究发现,各向异性度在高温时表现得较为显著,且随着加载时间的增加和加载频率的减小而变大;利用西格摩德模型绘制的各向异性度主曲线能够在广泛的时间域和频率域内表征各向异性度的变化规律。最后,基于灰色关联分析法分析了集料表观特征和细观结构参数对各向异性的影响,建立了细观结构参数和宏观各向异性程度之间的数学模型。研究表明,各粒径集料与沥青混合料各向异性度间的关联度不同,在分析时应分开考虑;大粒径的扁平状集料对各向异性的影响程度较大;单一因素对沥青混合料固有各向异性的影响规律并不明显,沥青混合料固有各向异性是各细观因素综合作用的结果。