堆石混凝土(Rock Filled Concrete,简称RFC),是利用自密实混凝土(SCC)的高流动、抗分离性能好以及自流动的特点,在粒径较大的块石内随机充填自密实混凝土而形成的混凝土堆石体。因其造价低、施工方便,近十年来广泛地应用于水利工程中。堆石混凝土施工冷缝对这类结构的工程特性影响显著。为此,本文基于室内堆石混凝土剪切试验,系统地研究了堆石混凝土的剪切性能。主要研究内容如下:(1)开展了不同竖向力下作用下的RFC冷缝剪切试验,通过破坏规律和破坏形态,获得其剪切破坏机理,和堆石混凝土层间抗剪强度的应力-应变方程,确定了RFC的层间抗剪摩擦系数和抗剪粘聚力。同时进行了标准混凝土试块的抗压强度试验,分析自密实混凝土试块、堆石混凝土试块、和堆石样芯三种标准试件的破坏机理。(2)开发了堆石混凝土数值计算模型。以剪切面的三维扫描重构法为基础,得到每个剪切面块石的接触函数密度,构建堆石混凝土的数值模型,通过对比了0、0.5、1、1.5、2Mpa时的试验破坏模型,验证了数值模拟的可靠性,深入分析堆石混凝土的剪切破坏机理。(3)获得了堆石混凝土的破环模式。堆石混凝土的层间剪切破坏中,随着竖向力的增大,其承受的剪切力越大,堆石的磨损破坏越严重。试件的破坏是由自密实混凝土的磨剪压坏,堆石内部延剪切面的断裂,以及块石和自密实混凝土连接面的磨剪受损三部分组成。因堆石的强度较高,剪切破坏是先由自密实的磨损产生细小裂缝,连接冷缝面的磨剪逐渐脱落,后由堆石的磨剪受损内部产生裂缝,裂缝延纹理被剪断,同时堆石和自密实混凝土的连接面受剪脱落,试件最终破坏。对比标准混凝土试块的试验,验证了块石的强度较高,且破坏通常延纹理展开。(4)提出了堆石混凝土的剪切计算公式。依据堆石混凝土的剪切破坏机理及数学表达,在对现有的剪切计算公式对比分析的基础上,修正了剪切计算公式并提出了其适用范围,为堆石混凝土结构在实际工程中的应用提供了参考。