级配碎石具有抗剪强度高、透水性强、永久变形小等工程特性。然而,级配碎石基层在施工压实及车辆荷载作用下会发生颗粒破碎情况,从而影响其力学性能,因此需要深入系统的研究。本文主要研究目标为采用室内振动压实试验方法结合集料图像分析方法定量评估级配碎石的振动压实特性以及试验前后的颗粒破碎情况,采用室内回弹模量试验方法（AASHTO-T307）和图像分析方法研究级配碎石由于车辆荷载导致的颗粒破碎和力学性能变化规律。本文首先基于研发的图像采集设备和分析方法,对一种凝灰岩碎石粗集料进行级配分析,结果表明图像分析方法确定的粗集料级配与传统筛分试验结果误差在-2%—6%范围之内。相对于传统筛分试验,研发的图像采集设备及分析方法更加够快速,且操作简单,无污染。其次,针对级配碎石由于振动压实导致的颗粒破碎情况研究,本文选取甘肃地区一种凝灰岩碎石作为研究对象,基于泰波公式选取了7组目标级配（n=0.3～0.6,间隔0.05）开展室内试验研究。采用室内振动压实试验模拟级配碎石在现场施工阶段所受的振动压实荷载,对试件在振动压实试验前后级配变化进行了定量分析,评估了此种材料在现场施工阶段由于振动压实导致颗粒破碎情况。结果表明此种凝灰岩碎石材料在室内振动压实试验中会产生较大颗粒破碎,导致级配碎石级配发生变化,颗粒破碎率最大能达到11%。在试验过程中颗粒破碎率与碎石级配和含水率的变化有显著相关性。材料粗颗粒破碎率随级配n值增加有明显的上升趋势;材料粗颗破粒率碎随含水率的降低有明显的下降趋势。基于实验及统计分析结果,本文建立了基于此种凝灰岩碎石级配和含水率的颗粒破碎率预测模型（R2=0.816）。最后,针对级配碎石由于车辆荷载导致的颗粒破碎和力学性能影响规律研究,本文采用室内回弹模量试验模拟级配碎石基层在使用阶段所受的车辆荷载,对试件回弹模量及试验前后级配变化进行图像定量化分析,评估了此种材料在使用阶段由于车辆荷载导致颗粒破碎情况以及级配变化对其回弹模量的影响规律。结果表明此种凝灰岩材料的回弹模量值具有明显应力依赖特性;最大轴向应力、围压和级配碎石回弹模量呈现正相关;相对于最大轴向应力,围压变化更能影响级配碎石的回弹模量。而级配碎石在室内回弹模量试验产生的颗粒破碎不明显,颗粒破碎率最大为3%;级配碎石级配变化（n取0.3-0.6,间隔0.05）对回弹模量没有明显影响。本文也对比了三种常用回弹模量预测模型,发现NCHRP1-28回弹模量预测模型对此种凝灰岩材料的预测效果最好,其次是修正k-θ模型,NI模型拟合效果最差。