粗颗粒土在自然界分布广泛、储量丰富,并具有压实性能好、透水性强、抗剪强度高、地震荷载作用下不易产生液化等优良的工程特性,因此在工程建设中得到了广泛应用。如用于铁路与公路路基、土石坝、人工筑岛及软基处理的砂石垫层等。本文从颗粒堆积的基本特性出发,对粗颗粒填料做了大量的试验研究,有如下结论。(1)针对最大公称粒径为26.5mm的粗颗粒填料,分析了逐级填充连续密实级配下干涉指数随填充级别的变化规律。研究发现,粒径大小不等的各颗粒组可分为主要起干涉作用(骨架颗粒)、有一定填充作用(过渡颗粒)和主要起填充作用(填充颗粒)的三类颗粒。(2)断级配下,由缺粒级数-干涉指数关系曲线可以看出,随缺粒级数的增加干涉指数呈线性减小的规律,在缺粒径4.75-0.3mm颗粒时,干涉指数降至0。(3)通过试验发现,在细颗粒对粗颗粒间隙存在干涉的情况下,传统体积填充原理仍然适用。从而构建了基于广义体积填充的密实级配设计方法。(4)设计了基于颗粒填充效应的粗颗粒骨架结构界限粒径试验方法,分析了高速铁路基床表层级配碎石的土体结构类型,发现颗粒较粗的下限级配界限粒径为1.18mm,即大于界限粒径的颗粒起骨架作用,其余的起填充作用,为紧密骨架或孔隙结构；颗粒较细的上限和中值级配中,由于细颗粒较多,对颗粒骨架结构形成了干涉,为悬浮密实结构。(5)粗颗粒的堆积密度随筒径与颗粒粒径比的增大而提高,在筒径与颗粒粒径比大于4.70后,堆积密度趋于稳定；平行试验数据的变异性随筒径与颗粒粒径比的减小而增大。(6)粗颗粒的捣实试验表明,超限粒径颗粒与非超限粒径颗粒的粒径差异不大时,超限颗粒与非超限颗粒之间形成的间隙占超限颗粒实体体积的较大比例,不容忽略。采用《铁路工程土工试验规程》(TB10102-2004)中击实试验有超限颗粒的最大干密度修正公式进行计算,存在修正值偏大的问题。基于二元球体颗粒堆积的几何分析平面模型及引入等大球(圆)堆积间隙率比值系数,完善了击实试验有超限颗粒的最大干密度修正方法,计算值更接近于实测值。