随着一批超高心墙土石坝的规划建造,人工砾石土因其具有较高的变形模量、良好的防渗性能等特点而受到越来越多的重视。在土石坝中,因心墙材料的抗拉能力不足引起防渗心墙失稳造成的土石坝事故不在少数,人工砾石土作为心墙材料也不例外,是制约其工程应用和亟待解决的关键技术问题。因此,开展人工砾石土的拉裂特性研究对于深入了解人工砾石土的拉裂机理、拓展其应用具有重要意义。本文在前人研究的基础之上,对人工砾石土的基本力学性质、拉裂特性、土石坝水力劈裂等进行了研究,建立了心墙土石坝水力劈裂产生过程的仿真计算方法。本文的主要研究工作和创新成果有：1.研制了600mm型击实仪。该超大型击实仪能够进行最大粒径为120mm的土料击实,用于大粒径土料的击实等特性研究。2.基于糯扎渡水电站料场土料的基本性质,对土料掺加人工砾石后所得的人工砾石土作为300m级心墙土石坝的防渗体的可行性进行了研究,得出人工砾石土较天然土料易于压实,相关力学指标增加,其抗渗透性并未因砾石的加入而降低,抗渗透破坏能力提高,砾石掺量35%的人工砾石土作为糯扎渡水电站心墙土石坝的防渗体是完全可行的。3.开展人工砾石土的单轴、三轴拉伸试验,研究人工砾石土单轴、三轴拉伸破坏特征,建立了人工砾石土三轴拉伸-剪切破坏强度准则、单轴拉伸破坏本构模型、三轴拉伸破坏本构模型,建立的三轴拉伸破坏本构模型能够描述人工砾石土的压缩、拉伸全应力应变过程。4.研究水力劈裂的诱发因素,建立基于渗透软弱带的水压楔劈效应模型,并经过室内试验及数值分析验证了模型的正确性。经过研究拱效应、渗透软弱带对于心墙土石坝水力劈裂的影响,得出水力劈裂产生的根本原因是防渗土料的拉裂破坏。5.基于总应力、有效应力数值方法分析,引入弥散裂缝理论,将弥散裂缝理论与比奥固结理论相结合,推导和建立了用于描述水力劈裂发生和扩展过程的有限元数值仿真模型计算方法。实例验证了计算方法的正确性,并建立了适用于糯扎渡水电站心墙土石坝抗水力劈裂产生的的具体措施。