水电资源是一种经济、清洁的可再生能源,在我国能源结构中的地位日益显著,而土石坝是水电工程中的优选坝型之一,在工程实践中被广泛应用。堆石料作为土石坝的主要填筑用料,其力学特性是影响土石坝工程安全性的关键,随着坝高的增加,堆石料的颗粒破碎现象显著,堆石料的颗粒破碎是影响其强度及变形的主要因素之一,因此在实际工程中,堆石料的颗粒破碎问题不容忽视。目前国内外学者通过室内试验及数值分析已经对堆石料的破碎特性做了大量研究工作,为土石坝等散体材料结构工程提供了可靠的理论基础和实践指导。但堆石料在受力过程中的颗粒破碎规律仍不明确,缺乏准确判断颗粒破坏的标准,堆石料的颗粒破碎特性有待研究;堆石颗粒的细观力学特性影响其宏观力学现象,但是数值试验中目前还无法给出准确获取细观参数的依据。单粒压缩试验是研究堆石料破碎特性的重要手段,本文在总结前人的基础上,通过可视化单粒压缩试验系统地研究了不同粒径玄武岩堆石料的颗粒破碎特性及其力学参数的分布规律。本文通过可视化单粒压缩试验,对920组不同粒径玄武岩堆石颗粒的破碎特性进行了研究。试验结果表明,玄武岩堆石料单粒压缩破碎的过程大致可分为四个阶段,破碎模式可分为三种类型,破碎程度随粒径的减小而增大;通过对比可视化与非可视化单粒压缩试验,发现可视化条件下颗粒破坏模式主要为单应力峰值破坏类型;同一粒组的堆石料单粒强度较好地服从Weibull分布模型,随着试验样本量的增加,破碎强度分布逐步趋向正态分布,破碎强度及其离散性随着粒径的增加而降低;破碎颗粒的级配分布与破碎模式相关,发生多应力峰值破碎的颗粒碎后粒径级配曲线服从分形分布。另外,文章基于可视化单粒压缩试验分析了玄武岩颗粒的刚度参数,发现堆石料的线性刚度参数分布也会随着试验样本的增加而趋向正态分布,符合统计规律。