我国已建和在建较多的高土石坝,堆石料作为大坝的主要填料,其力学性始终是坝工界关心的主要问题。由于室内仪器尺寸的限制,对堆石料进行试验研究时必须进行缩尺。是否存在这样的缩尺理论,保证堆石料缩尺前后其力学性基本相同,即,能够采用缩尺后材料试验成果反映原级配材料的力学特性仍然是一个值得探讨的问题。缩尺前后的堆石料力学性完全一致是不可能的,能达到岩土工程可以接受的程度将是研究的目标。问题进一步简化,如何确定缩尺后的试样(同源材料,级配不同)的室内试验密度,其力学性基本反映现场堆石料力学特性,一直是土力学的关键技术难题。以往的研究大都以相对密度法来确定堆石料室内试验的密度,堆石坝的变形经验表明,室内试验提供的堆石料力学指标与实际仍有较大差距。本文以堆石料缩尺理论作为研究目标,系统开展室内大型旁压模型试验和大型三轴试验,探讨了不同级配堆石料在旁压模量相同条件下等效密度的确定方法,得出如下结论:(1)当堆石料的级配和应力状态一定时,堆石体的旁压模量对密度的变化十分敏感,旁压模量随密度的增大而增大,呈非线性正相关关系。(2)材质相同、颗粒形态、应力状态相同,不同级配、密度的堆石料,在旁压模量相等时,其力学特性相同。本文期待采用缩尺级配、旁压模量相等条件下的等效密度作为堆石料的力学指标反映原级配堆石料的力学特性。(3)堆石料三轴试验的结果存在一定不确定性,即级配、密度、应力状态相同的堆石料力学性试验成果也存在一定差异。可通过平行试验减少堆石料试验成果的不确定性。(4)邓肯张模型在拟合堆石料的应力应变曲线时存在一定偏差,尤其不能反映堆石料的剪胀特性,长科院提出的K-K-G模型明显优于邓肯张模型。总之,合理的缩尺理论、严谨的试验、科学的本构模型是正确模拟高土石坝应力变形的基本保障。