随着城市内涝灾害的日益严重,具有排水功能的开级配抗滑磨耗层(Open Graded Friction Course,OGFC)备受关注。道路设计人员在进行OGFC路面结构设计时一般将路面材料看作均一性材料,事实上,由于结构组成和压实工艺的复杂性,路面面层材料和基层材料都存在着一定的不均匀性,这种不均匀性会影响路面在车辆荷载作用下的力学响应。此外,排水是OGFC路面最重要的功能之一,而排水特性对于研究OGFC渗流和评价OGFC路面排水性能有着重要意义,但目前关于OGFC排水特性的研究较为欠缺。本文基于随机场理论,建立考虑材料变异性的三维有限元模型,利用统计方法分析OGFC路面力学响应和排水特性,主要研究工作包括以下两个方面:(1)分析材料变异性对于OGFC路面力学响应的影响。编制程序实现路面材料模量的随机离散,并把随机数据导入到路面结构三维有限元模型中,分析面层模量和基层模量随机场数字特征(均值、变异系数、相关距离)对路面力学响应的影响。研究结果表明:面层底部拉应变、路基顶部压应变、路表弯沉的平均值和标准差随面层模量均值和基层模量均值的增大而减小;基层底部拉应力的平均值和标准差随面层模量均值的增大而减小,但随基层模量均值的增大而增大;面层底部拉应变的平均值和标准差随面层模量变异系数和基层模量变异系数的增大而增大,面层底部拉应变的标准差随面层模量相关距离和基层模量相关距离的增大而增大。(2)研究OGFC排水特性。建立有限元模型模拟OGFC的降雨入渗和排水过程,研究渗透系数的横观各向同性对OGFC降雨入渗和排水过程的影响,分析渗透系数的变异性对于OGFC排水性能的影响。研究结果表明:渗透系数的横观各向同性系数越大,OGFC的排水能力越强,排水历程越短;OGFC的排水性能随渗透系数均值的增大而提高,但随渗透系数变异系数的增大而降低。本文的研究结果阐明了材料变异性对OGFC路面力学响应和排水性能的影响规律,对改进沥青路面的力学分析方法和评价OGFC的排水性能具有重要的意义。