摘要：西域砾岩属第四系最新成岩地层,广泛分布于塔里木盆地周缘、天山南麓和昆仑山北麓山前盆地中,其工程特性主要表现为：结构组成差异大,颗粒级配不均匀；胶结性能不稳定；室内外试验结果离散性强,力学参数难确定。随着新疆地区大规模开展水利水电工程建设,西域砾岩工程特性研究显得必要而迫切,本文在借鉴与西域砾岩类似岩土体研究方法基础上,开展室内物理力学试验,综合利用物相分析方法、分形几何理论、数字图像处理技术、离散元数值模拟等方法,旨在探明西域砾岩变形破坏行为及劣化机理,揭示其细观结构特征及粒度分形规律,分析西域砾岩细观破坏特征及抗剪强度影响因素。本文主要工作内容和研究成果如下：(1)通过室内筛分试验,获得西域砾岩颗粒级配特征曲线,围绕其微结构自相似性,建立分维计算模型,并探究“粗粒”含量与平均分维值之间的关系,结果表明西域砾岩粒度组成具有良好的自组织特性。采用XRD与XRF试验研究不同分布类型胶结物成分差异,研究成果有助于揭示西域砾岩颗粒分布规律。(2)西域砾岩结构组成是影响其工程特性的重要因素,获取西域砾岩断面数码照片,基于数字图像处理技术,利用图像分割剔除无关信息,获得二维意义下西域砾岩细观结构模型；利用边缘检测、特征测量方法,快速、精确获取闭合图像几何形态参数,结合分形几何理论对西域砾岩内部块石分布、棱角性、定向性等进行统计分析。(3)针对西域砾岩复杂力学特性,进行室内中型剪切试验,获得西域砾岩抗剪强度参数,整理西域砾岩在直剪试验中表现出的三种典型剪应力——剪切位移曲线,依据破坏后试样形态对其进行了相关分析。(4)采用颗粒流程序模拟西域砾岩直剪试验,观察试验过程中西域砾岩细观破坏过程,有助于加深对其力学行为的认识,着重分析“粗粒”含量及“细粒”粘结强度对西域砾岩宏观抗剪强度的影响。