本文采用颗粒流离散元软件PFC3D作为数值分析平台，通过二次开发的Fish语言建立具有与室内试验相同的简化模型，虚拟实现室内大型直剪试验。通过分析试样宏－细观参数间的相关性，标定数值模型最终的细观输入参数，进而对室内试验进行仿真对比。最后，分别从力学响应、能量响应以及场的变化三方面研究试验条件对混合料剪切强度数值试验的影响；对经验配合比进行优化，并验证其可靠性，同时选出最优配合比。PFC3D作为研究离散介质的一种方法，它能够准确地模拟高炉矿渣与粉煤灰混合料的直剪试验过程，试验结果可靠性高、周期短且成本低。通过分析颗粒摩擦系数、刚度比、强度比及半径因子对峰值强度、初始弹性模量及强度参数的影响，得到了试样细观参数的有效取值范围。在此基础上，标定试样的最终细观参数，建立准确的室内大型直剪试验数值模型。基于已有的数值模型，对混合料试样共进行了48组大型直剪试验。试验中通过改变不同围压时的加载速率、孔隙率及粗粒含量，并从力学响应、能量响应以及接触力链场的角度进行分析，确定了最佳的加载速率值、孔隙率范围及最优粗粒含量，可为工程应用提供借鉴。在对剪切位移场的发展趋势和变化规律分析的基础上，通过PFC3D中的Fish语言编写代码，监测沿剪切盒高度设置的测量球水平位移。经计算得到，混合料的剪切带宽度L=60.75mm，而试样平均粒径D30=30mm，即L=2D30。通过对混合料的配合比进行优化分析得到，经验配合比5:1具有一定的可靠性但不是最优配合比；当配合比为4:1时，混合料的力学响应、能量响应及接触力链场的结果最为理想，认为是最优配合比。高炉矿渣作为典型的离散介质，其物理力学特性复杂，若采用有限元的离散化模型和常规的室内试验，难以从本质上揭示其复杂的受力特性和损伤机制。因此，本文基于三维颗粒流离散元理论，对高炉渣粉煤灰混合料细观力学特性研究具有重要的现实意义和理论价值。