在砂岩、泥岩分布广泛的地区,易于就地取材的砂泥岩混合料常被用作各类填方工程的填料,其具有易压实,变形小、强度高等优点。对砂岩泥岩及其颗粒料工程特性的方法,主要有室内土工试验、原位试验及模型试验等研究等,近年来,基于数值仿真技术(如:PFC,即颗粒料程序)研究粗粒土的工程特性成为新的研究热点。PFC仿真技术具有快速、经济等优点,但在实际运用中还存在诸多有待深入研究的方面。本文依托国家自然科学基金面上项目“周期性饱水砂泥岩混合料的劣化机理及其演化过程(编号:51479012)”,以室内试验成果作为研究基础,利用数字图像处理技术分析试样细观结构,结合离散元在粗粒料研究方面的优势,开展了颗粒料级配修正方法研究,细观参数取值方法研究,砂岩泥岩及其颗粒料建模方法研究,并对室内单轴试验、三轴试验进行数值模拟分析。从细观的角度出发,探索砂岩泥岩及其颗粒料的物理力学特性规律,以及对渐变型滑坡变形演化过程进行解释。取得的研究成果如下:(1)采用数值图像处理技术(Digital Image Process,DIP),从不同维度对砂岩和泥岩的岩石试样以及颗粒料试样进行了分析,并对颗粒料的级配特性进行了系统性的研究。给出了颗粒料的“细颗粒”范畴定义,提出了颗粒料级配修正的原则以及适用于岩石颗粒料PFC2D建模的“等质量逐级替换最细颗粒”的级配修正方法。经4次替换原颗粒料级配中的“细颗粒”粒组,获得了符合本文计算要求的级配。此外,确定了砂岩和泥岩岩石试样中基本颗粒单元的粒径区间,该粒组同样为颗粒料中的最小粒组区间,即1mm-2mm。(2)以砂岩、泥岩及其颗粒料试样的微/细观结构特性为依据,构建了砂岩、泥岩和砂泥岩颗粒料试样的PFC2D模型。岩石试样以基本颗粒单元为最小单位,不同基本颗粒单元通过粘性接触胶结形成岩石试样模型。颗粒料试样以土颗粒为最小单位,按照某一级配特性随机生成圆形土颗粒的轮廓区域。土颗粒可视为岩石试样的某一部分,向圆形土颗粒轮廓中投放基本颗粒单元,若相邻基本颗粒单元的圆心坐标落在同一土颗粒轮廓范围中,则通过粘性接触进行胶结;而土颗粒之间的接触选取非粘性接触属性参数。岩石试样和颗粒料试样PFC2D模型的效果检验表明,本文构建的岩石试样和颗粒料试样的PFC2D模型均符合实际情况。(3)基于室内岩石试样单轴试验原理,构建了岩石试样单轴压缩PFC2D试验模拟系统。对基本颗粒单元之间的线性平行粘结接触模型参数进行了敏感性分析。以细观参数与宏观特性的对应关系为基础,对细观参数分为四类。利用不同细观参数对宏观特性影响的差异性,制定了岩石试样细观参数的选取方法,获取了砂岩和泥岩的细观参数。经实例验证得:运用本细观参数选取方法,能较大程度提高确定细观参数的效率,且各方面的模拟效果均表现良好。(4)结合土体三轴试验原理,构建了砂泥岩颗粒料三轴试验的PFC2D模拟系统。对砂岩颗粒料试样、泥岩颗粒料试样以及砂泥岩颗粒混合料试样的三轴试验进行了模拟,从受力变形特性和接触破坏方面对模拟结果进行分析,并基于模拟分析结果,从细观角度对渐变型滑坡的变形演化过程进行了解释。