强震时，高土石坝顶部易出现心墙动强度不足问题。解决这一问题的有效方法是顶部心墙也采用掺砾土料。掺砾提高了心墙料的动强度，改善了心墙静应力状态，减少了其发生水力劈裂的可能性，也有阻止裂缝发展和便于施工等优点。但心墙掺砾提高了心墙分担地震剪应力的比例，降低了心墙适应变形的能力，增加了工程投资。因此，顶部心墙是否掺砾及掺砾比例较难把握。 研究中比较了不同砾石含量土料的压实密度、渗透性能、压缩特性、抗剪强度及应力应变等工程特性。认为高心墙堆石坝土料合适的砾石含量范围宜为30%～40%，极限掺砾量不超过50%，掺砾量在20%以下效果不明显。 为了探究掺砾心墙土料的动力特性，对其分别进行静力和动力的三轴试验，研究了不同固结比、不同掺砾比例、不同循环应力比对掺砾土动强度特性的影响。试验结果表明: 动强度随固结应力比的增大先升高再降低，增大掺砾比例在一定程度上可以提高动强度，随着循环应力比增大动应变随振次增大速率变大且转折点较早出现。 运用统计方法，给出了堆石料动剪模量比衰减及阻尼比增长的平均曲线表达式。建立了反映筑坝土石料非线性和滞回性的变参数Ramberg-Osgood模型，讨论了模型参数及参考剪应变的计算方法。推导了堆石料的增量耗散函数表达式，在热力学基本定律的框架下，研究了堆石料的屈服函数，讨论了其动力变形机理和第2阈值应变。对进一步认识筑坝土石料动应力变形特性有重要意义。 Bouc-Wen模型可以模拟大应变时土体的强度和刚度退化特性。研究中讨论了大应变水平下阻尼调整的Bouc-Wen退化模型，分析了模型中各参数的物理意义及其对滞回圈的影响，探讨了Bouc-Wen土体动力模型的适用条件，采用遗传算法对Bouc-Wen土体动力模型的参数进行了辨识。构造了基于Bouc-Wen模型的耗散增量函数，结合某心墙坝工程，分析了屈服曲线的发展形态，研究了土体动力耗散特征及动力变形机理。最后基于掺砾土及反滤料动三轴循环试验，研究了Bouc-Wen模型在应力控制条件下考虑土体累积变形的动力特性等。 2100433B