隧道穿越断层破碎带等地质条件时,极易出现掌子面失稳、突水突涌,支护结构变形过大甚至发生支护结构失效等工程问题。断层破碎带主要是由强度和刚度相对较高的岩块和强度低的断层泥组成的夹泥岩体。这种夹泥岩体本质属于土石混合体,具有定向排列性,及包含大粒径块石（25-270mm）等特点。目前针对这类土石混合体,最直接可靠的方法是采用大型三轴压缩试验进行测定。然而山岭隧道地形复杂、断层破碎带内岩块和基质土存在显著不同的钻探阻力,很难通过钻探得到完整的试样,且目前主流的大型三轴压缩试验机尺寸为300mm× 600mm和300mm× 700mm,无法消除大粒径块石带来的尺寸效应。本文采用人工制备砂性夹泥岩体,开展试样尺寸为500mm× 1000mm的大型三轴压缩室内试验,结合基于二维颗粒流分析软件PFC2D的数值模拟分析,研究不同块石含量、排列角度、基质强度、试样尺寸等条件下砂性夹泥岩体的宏观力学响应及细观机理。通过定量研究块石含量和排列方向对基质强度的影响,从而在已知基质强度和块石含量及排列方向的条件下,推断断层破碎带的力学强度。主要研究内容和结论如下:（1）开展了砂性夹泥岩体的室内大型三轴压缩试验,分析了块石含量、排列角度及基质砂土相对密实度对砂性夹泥岩体宏观力学特性的影响。结果表明:基质相对密实度高的砂性夹泥岩体强度较低密实度砂性夹泥岩体有更高的峰值强度和初始模量。砂性夹泥岩体存在岩块含量门槛值,当岩块体积含量小于30%时,夹泥岩体强度和变形模量主要取决于基质土体的强度和变形模量;随着含石量增加,砂性夹泥岩体内摩擦角及粘聚力均有一定程度增大,试样软化特征会愈发明显。当含石量增加到70%以后,上述现象随含石量增长趋势减缓。（2）基于PFC2D平台建立了砂性夹泥岩体的柔性双轴离散元数值模型,进一步分析了块石含量、排列角度、基质强度等因素对砂性夹泥岩体宏观力学特性的影响,论证了室内试验的结果可靠性。结果表明,在固定含石量条件下,随着块石倾角从0°到90°变化,试样强度表现为先减小再增大,在排列角度近似为破裂面角度45°+φs/2时取得最低值。数值模拟分析从微观上解释了块石含量和块石排列倾角对土石混合体强度的影响机理。（3）结合砂性夹泥岩体室内试验和数值模拟结果,提出了考虑含石量的夹泥岩体强度预测公式,即夹泥岩体各项强度指标与含石量之间的规律可统一用公式fb/s=1+A/(1+100e-10VBP)·VBP/（VBP+0.01）进行表述。同时,建立了粘性夹泥岩体柔性双轴离散元数值模型,数值模拟分析表明,上述强度预测公式可拓展应用于粘性夹泥岩体的强度评估。（4）当含石量小于70%时,块石排列角度与夹泥岩体各项强度指标可采用抛物线公式f（α）=Aα~2-2A（45°+φs/2）α+fs+A（45°+φs/2）~2描述。该公式可以较好的描述夹泥岩体各项强度指标随块石排列角度变化关系。（5）基于上述强度预测公式,初步建立了断层破碎带夹泥岩体强度预测模型,为隧道穿越断层破碎带设计提供一定的指导意义。