在理论分析和试验方法等方面进行创新性研发的基础上，进行系统的粗粒土颗粒破碎试验，研究粗粒土的宏观力学特性与能量转化，揭示结构变化机理和能量转化机制。首先，建立局部破碎参量描述破碎耗能在不同粒径土颗粒间的分布，并与破碎参量相结合描述颗粒级配曲线在土体受力变形过程中的演化规律。在此基础上，改进非线性滑动摩擦系数公式、破碎耗能关系式和破碎参量关系式，描述颗粒级配、应力状态、应力路径和密实度等宏观因素对能量转化的影响，建立破碎耗能、摩擦耗能、级配曲线演化之间的联系。最后，完善粗粒土受力变形过程中的能量转化关系，描述土体在受力变形过程中荷载做功与弹性变形能、摩擦耗能、剪胀做功以及土颗粒破碎耗能之间的转换过程。以能量转化机制为基础，建立一个能够合理描述粗粒土本构关系的数学模型。
