颗粒物质的运动在自然界、工业领域以及我们的日常生活中广泛存在。常见的地质灾害如滑坡，泥石流，岩崩等通常都涉及到不同形状的颗粒物质的运动，这些形状不同的颗粒又多具有不同的尺寸和含量，在已有的研究中，一般将其假定为统一粒径的球形颗粒进行模拟，但颗粒尺寸、形态及含量，尤其是粒径较大颗粒，显然其对运动规律具有重要影响，因此在多分散性颗粒体系中考虑大颗粒形状以及含量对颗粒物质运动特性的影响，具有重要的理论和实际意义。本文基于典型的颗粒柱坍塌试验，分别通过室内试验方法和离散元方法(Discrete Element Method，DEM)就大颗粒的含量及其形状参数对二元颗粒柱坍塌特性的影响开展研究。主要研究内容及结论包括：
　　1、选取多面体颗粒作为非球形大颗粒，玻璃球作为小颗粒，通过逐层添加法实现大颗粒与小颗粒的均匀混合和不同的体积配比，控制颗粒柱的初始堆积形态相同，采用室内试验方法对比分析了十一组不同大颗粒含量颗粒柱的坍塌过程和最终坍塌形态。
　　2、采用多球方法生成了与室内试验一致的多面体颗粒，建立了球-非球二元颗粒柱的离散元模型，通过试验方法结合相关文献所用的经验参数标定了离散元模拟所需的相关参数，试验研究了非球形大颗粒含量对大颗粒平均配位数和二元颗粒柱坍塌过程中能量变化的影响。
　　3、对非球形颗粒含量的研究结果表明：(1)在二元颗粒柱中，非球形大颗粒含量越高，颗粒柱坍塌持续时间越长，颗粒柱形态变化速率越小；(2)在二元颗粒柱中，当非球形大颗粒含量较低时，大颗粒间的平均配位数很小，几乎不发生接触，无法形成有效的互锁作用，因此对二元混合颗粒柱的最终坍塌形态以及坍塌过程中的能量变化基本不产生影响；当非球形大颗粒含量较高时，大颗粒平均配位数随之增加，大颗粒间互锁作用逐渐增强，对颗粒柱整体的流动性表现出越来越大的抑制作用，导致颗粒柱最终堆积高度更高、最大跑出距离更短以及归一化动能峰值和总耗散能量更小；(3)当非球形大颗粒含量高于一定值时，大颗粒平均配位数基本不发生变化，但是由于小颗粒的润滑作用，导致二元颗粒柱的流动性比纯非球形颗粒柱的流动性更高。
　　4、采用随机多面体生成方法生成了可控制长细比的更加贴近实际的大颗粒形状，通过离散元法研究了不同大颗粒含量下颗粒长细比的变化对非球形二元颗粒柱坍塌过程的影响，研究结果表明：(1)当大颗粒含量较高时，大颗粒长细比越大，颗粒柱坍塌持续时间越长；(2)当大颗粒含量较高时，在相同的大颗粒含量下，大颗粒长细比的增加会增加大颗粒平均配位数以及降低颗粒的运动能力，导致大颗粒间形成更强的互锁作用，降低了颗粒柱的整体流动性，使其最终堆积高度更高、最大跑出距离更短以及更小的归一化动能峰值和归一化总耗散能量；(3)增加小颗粒的含量可以最小化大颗粒长细比对颗粒柱坍塌特性的影响。
　　本文结论可为研究滑坡、泥石流等灾害发生后的运动过程分析及风险性评估提供一定参考。