混凝土材料成分复杂，其力学性能受材料细观结构的影响较大。通过力学试验研究混凝土力学性能是最基本的方法，但由于试验条件的限制，其结果难以反映试件的真实力学性能。随着计算技术的发展，在细观层次上研究混凝土的力学特性成为热点。在细观层次上，混凝土被看作由粗细骨料、砂浆以及粘结层组成的非均质复合材料。首先，本文对骨料生成进行了研究，建立了混凝土随机骨料模型。然后，建立了混凝土粘结裂缝模型，模拟混凝土试件单轴拉伸和受压情况下的裂缝扩展过程。接着，结合BP神经网络与正交设计方法，反演得到了混凝土细观参数。最后，在前文研究的基础上，建立了碾压混凝土坝的细观模型，并模拟了其层间裂缝扩展过程。综合起来，论文主要内容如下：　　1）混凝土随机骨料模型的生成。根据蒙特卡罗法，采用块体切割法建立多边形随机骨料模型，并成功延伸至三维多面体骨料的生成。在骨料生成和投放过程中，运用较为高效的算法快速判断点线面体的位置关系，节省了大量时间。　　2）混凝土粘结裂缝模型的生成。提出了粘结单元嵌入算法，利用该算法实现砂浆之间、骨料与砂浆单元间零厚度粘结单元的嵌入，建立混凝土粘结裂缝模型。　　3）混凝土细观参数的反演。根据相关资料，详细的阐述了细观参数选取范围；根据正交设计方法设计的试验组合方案，运用Abaqus软件计算得出每组试验细观参数对应的宏观参数，建立BP神经网络训练的完整样本；以神经网络反演为基础，结合参数敏感性分析，建立宏细观参数匹配规则，快速获取与物理试验值相吻合的细观参数。　　4）混凝土断裂过程的数值模拟。在上述研究的基础上，利用Abaqus软件模拟混凝土试件在单轴受拉和受压情况下的断裂破坏过程，并将模拟结果与物理试验值进行比较，其结果吻合较好。　　5）碾压混凝土坝层间裂缝开裂过程的模拟。在块体切割法的基础上，建立碾压混凝土坝随机骨料模型；利用粘结单元嵌入算法，建立碾压混凝土坝粘结裂缝模型；在静水压力作用下，利用Abaqus软件模拟坝体层间损伤破坏过程。