硬填料是河床砂砾料或开挖废弃料与少量胶凝材料经过简易设备拌合后振捣碾压而成的一种低强度筑坝新材料，是介于混凝土和堆石料之间的过渡材料。以硬填料作为筑坝主体，并在坝体上游面布置防渗体构成的断面基本对称的新型坝称为硬填料坝。该坝兼具碾压混凝土坝和混凝土面板堆石坝的优点，经济、安全、环保，具有很好的推广应用前景。对硬填料力学性能的深入认识和本构模型的研究是硬填料坝设计技术发展的基础。　　 本文对一典型配比的硬填料进行了不同龄期的大型三轴试验研究，进一步揭示了硬填料从形成至硬化完成全过程的应力-应变特征，并着重分析了硬填料的胶结作用对其应力-应变关系的影响。基于对硬填料应力变形特征及其胶结机理和破坏机理的认识，将表征硬填料初始形成状态、反映硬填料组构特征的堆石体概化为“组构元件”，将硬填料中胶凝材料的胶结作用概化为“胶结元件”，发展了胶结土体的二元本构建模的思想，提出了一个基于应变一致假定的能够考虑硬填料填筑形成至硬化完成全过程的全龄期统一的硬填料二元并联本构模型，确定了模型参数并与试验结果进行了对比，表明该模型既能描述硬填料应力-应变关系的非线性特征又能描述模量随着龄期增长的特征。并结合二元并联模型的构造特点，提出了模型参数的求取办法及其简化方法。将硬填料二元并联本构模型集成到已有二维有限元程序2D_STRESS中，实现了对硬填料坝填筑和运用过程中应力变形的有限元模拟。此外，对坝体有限元仿真计算中常用的分层填筑模拟方法做了进一步的探讨，针对分层填筑位移场修正问题提出了一种新的方法，应用该方法修正分层填筑位移场可以消除位移等值线不合理的锯齿状特征，使修正后的位移场能够更好地反映分层填筑施工的真实情况。对一座具有典型断面的坝高100m的硬填料坝进行了有限元应力变形分析和安全性分析。发现当上下游水头差不断增大时，坝基面处下游侧的点安全系数逐渐降低，而上游侧的点安全系数具有先增大后减小的趋势。此外，提出在对硬填料坝进行应力分析时，不宜采用基于最大主应力的材料强度判别方法，推荐采用基于Mohr-Coulomb强度准则的应力水平判别方法。采用后者判别可以在保证安全的情况下，显著降低对筑坝硬填料强度的要求，避免造成硬填料力学性能的浪费。