与公路路面半刚性材料结构层相比，级配碎石粒料层可以有效避免反射裂缝的发生，且具备良好的水稳定性与排水性能，被国外广泛应用于公路路面基层与底基层，但我国由于较大塑性变形问题而限制了其应用。本研究针对级配碎石弹塑性变形问题，利用精密非粘结材料分析仪（PrecisionUnboundMaterialsAnalyzer，PUMA）进行重复荷载试验，研究多因素影响下碎石及其混合料的弹塑性变形行为，以期为级配碎石结构层路面设计提供依据，促进级配碎石的推广应用。　　基于多层弹性层状体系，综合考虑各设计参数对级配碎石结构层顶面竖向应力的影响，得出倒装路面结构的竖向应力在70~360kPa之间，混合式基层路面结构在15~50kPa之间，柔性基层路面结构在45~355kPa之间。在对PUMA设备的构成、原理、围压等分析的基础上，进行传统CBR试验、重复贯入试验与PUMA试验的对比，试验结果表明PUMA试验与CBR试验、重复贯入试验结果基本一致，验证了PUMA试验方法的可靠性。　　通过不同影响因素下的单粒径碎石的重复荷载试验研究发现，荷载强度对单粒径碎石弹塑性变形的影响最显著，荷载频率与密实程度的影响均与颗粒粒径的关联性较大。通过塑性应变增量与荷载作用次数的拟合分析，建立了单粒径碎石塑性应变增量的计算模型，并提出了碎石抗塑性变形能力的评价指标——塑性变形抗力（ResistanceofPermanentDeformation，RPD）。　　通过两档填充、三档填充碎石的PUMA试验研究发现，当骨料粒径一致时，填料粒径较大的碎石结构通常具有更强的抵抗塑性变形的能力，而较大粒径碎石相互填充时，由于干涉作用，结构抗塑性变形能力会有一定程度下降。通过级配碎石混合料的PUMA试验研究发现，与单粒径碎石相比，级配碎石混合料的弹性变形明显减小，且较低荷载级位对其弹塑性变形的影响明显减小；随着密实程度的减小，不同级配混合料的弹塑性变形行为的差异逐渐减小；含水率对混合料的影响与级配相关，最大抗变形能力对应的含水率一般小于或接近最佳含水率。基于研究成果，建立了级配碎石混合料永久变形预估模型，并进行了模型的修正与验证。