土石混合体的力学特性难以用现有的连续体力学理论予以解释,关于土石混合体变形强度特性的试验与数值模拟研究也比较缺乏。本文拟通过颗粒流方法来模拟和解释土石混合体的一些力学特性,从而为建立合理的土石混合体本构模型奠定基础。首先回顾了现有土石混合体的相关研究成果,主要有应力应变关系、变形力学机制、强度特性、剪切破坏形态等。利用二维颗粒流程序(PFC2D,Particle Flow Code in 2 Dimensions),通过对多组土石混合体(硬岩和软岩碎块石)、均质土体的干燥状态和饱和状态双轴试验结果的比较分析,得到了其力学特性规律,并探讨了土石混合体中碎块石、土体性质和超孔隙水压力的影响。为了建立合理的颗粒流模型,讨论了颗粒参数与宏观参数之间的关系;利用MATLAB的图像处理模块编制程序,将土石混合体的数字图像直接转换为PFC2D数据格式,并建立了土石混合体的PFC2D模型。为了研究碎块石性质对土石混合体力学特性的影响,本文基于PFC内置的FISH语言,编制了用于模拟硬岩碎块石的”聚粒”CLUMP的程序,分别使用硬岩(不可破裂)和软岩(可破裂)来模拟土石混合体中的碎块石颗粒,进行双轴试验,获得了土石混合体的应力应变关系特征、剪切破坏形态等。为了解均质土体与土石混合体力学特性的差异,建立了均质土体颗粒流模型进行双轴试验,并将试验结果与土石混合体进行了比较分析。论文还对PFC中的达西渗流程序进行改进以满足饱和状态双轴试验,研究并获得了超孔隙水压力对土石混合体强度的影响,为定量化研究超孔隙水压力对土石混合体强度的削弱作用提供了一条途径。