碾压混凝土坝近年来实现了快速发展,水工设计与施工人员迫切地希望能建设出性能更好的碾压混凝土坝,从而对碾压混凝土材料进行了大量的研究。长期以来研究者大都以现场试验、室内试验以及长期工程监测为基础来分析碾压混凝土的物理力学性能,这些方法耗时耗力耗材。后来有人把有限元法引入对碾压混凝土材料的分析中,但随后就发现了这一方法存在多方面的局限性。同时碾压混凝土坝的各种破坏问题也日益显现。众所周知,碾压混凝土结构的宏观力学性能受其细观结构的控制,碾压混凝土材料性能演变的细观机制是正确建立碾压混凝土结构力学特性及其宏观规律的基础。掌握其内部构造的变化规律,能够为获得良好的施工质量提供理论上的指导。本文避免了有限元法数值模拟的缺陷,引入离散单元法,采用颗粒流软件(Particle Flow Code in3Dimensions, PFC3D)对碾压混凝土的碾压全过程进行数值仿真。探讨碾压荷载类型、颗粒级配及颗粒形状等对压实质量的影响,对接触力场和速度场的变化规律进行分析,从细观上研究碾压混凝土颗粒在碾压过程中的运动规律、密度形成机制及压实特性。另外,对碾压过程中砂浆体的连通性进行分析,考虑碾压荷载、颗粒级配及颗粒形状的影响,探讨碾压混凝土中砂浆的填充机理。并通过与实测资料对比,初步证明离散元法数值模拟的可行性。结果表明：碾压过程中,细颗粒不断向粗颗粒附近聚集；振动碾压阶段对碾压混凝土的孔隙率影响最大；在总孔隙率相对较低的条件下改变级配,中等骨料的含量对碾压混凝土的压实孔隙率有着显著影响；骨料中球形颗粒相较于扁平、细长颗粒更多时,碾压混凝土更易被压实。同时,在碾压过程中,砂浆颗粒先后经历扩散、挤密,最终达到稳定状态,且振动碾压对砂浆的运动起主导作用。在本文的计算条件下,适当增加中等粒径骨料颗粒的含量有利于砂浆的连通。针状、片状骨料模型的砂浆连通性远差于球形骨料模型。通过本文的研究,希望能够为碾压混凝土碾压特性的细观研究提供新的途径,加速人们对碾压混凝土材料压实性能的认识,推动碾压混凝土坝的发展。