心墙堆石坝是工程中应用最为广泛的一种土石坝坝型。心墙堆石坝一般采用渗透系数小的粘土作为防渗心墙材料,但是单一粘土有着强度低、压缩变形大、不适于机械化施工等缺陷,制约了粘土心墙坝向300m级发展。掺砾粘土既具有粘土的防渗透功能,同时又具备了砾石抗剪强度高、压缩变形小、和坝壳变形协调一致等优点,因此作为心墙材料已经在前苏联的罗贡坝、中国的糯扎渡等高心墙堆石坝中得到了广泛的应用。目前对于掺砾粘土的压实性、渗透性等特性已经有了比较深入的研究,但是对于其静力、动力特性的研究较少,对于数值模拟中的模型适用性研究也较少。本文在国家自然科学基金项目(51279025,51379028)、国家自然科学基金重大研究计划集成项目(91215301)和新世纪优秀人才支持计划资助(NCET-12-0083)的支持下,结合我国某在建300m级心墙堆石坝,开展了以下工作：(1)利用静力三轴仪和动力三轴仪进行了掺砾粘土的固结排水剪切试验、固结排水反复加卸载剪切试验、非饱和试样的固结排气剪切试验、动模量阻尼试验以及永久变形试验,研究了掺砾粘土的静、动力特性。(2)研究了邓肯-张E-B模型和广义塑性模型对掺砾粘土应力～应变关系的适应性,并通过有限元比较了邓肯-张E-B模型和广义塑性模型模拟心墙堆石坝蓄水时的变形特性,根据不同模型计算的大坝沉降规律,分析了广义塑性模型的合理性。(3)分析了掺砾粘土的卸载模量参数规律,发现了邓肯-张E-B模型通常假定的卸载模量系数和指数是不合理的,建议了适用于掺砾粘土的卸载模量参数与加载模量参数的关系。(4)针对掺砾粘土试验饱和、加压固结以及剪切过程中测量体变的困难,采用了外部液压设备测量试样体积的变化,避免了试样饱和度对体变的影响,并大大提高了试验的效率；比较了这种方法与常规方法的体变测量结果差异,验证了本文采用的体变测量方法的精度；通过比较非饱和试样和饱和试样的广义塑性模型参数,论证了采用非饱和试样代替饱和试样的可行性。(5)采用有限元分析方法,比较了常规模型和广义塑性模型对大坝静、动力计算结果的影响,建议了掺砾粘土可以选用广义塑性模型作为其数值计算的本构模型。