粗粒料作为一种重要的工程材料,由于其透水性好、填筑密度大、压密性好及不易液化等优点,在大型土工构筑物中得到广泛的应用,是人工岛、机场高填方、路基、堤坝等土工构筑物的主要建筑材料。为了满足这些工程对变形、稳定及安全评价的需求,国内外学者对粗粒料的变形与强度特性开展了大量的试验研究。由于振动碾压施工技术的发展,目前工程现场用于碾压的粗粒料尺寸明显大于室内试验所允许的最大值。现场碾压后粗粒料的最大颗粒粒径约为碾压厚度的2/3（碾压厚度800mm～1000mm）。因此实际工程中粗粒料只能进行大比例缩尺后的室内试验研究,缩尺后粗粒料的变形规律的改变是粗粒料试验研究面临的难题。常规大型三轴仪所允许进行试验的最大粒径仅为60mm。研究表明,采用室内最大粒径60mm试验结果计算得到的高土石坝变形与实际观测值有着较大的差距,普遍认为缩尺效应是导致这一差距的主要原因之一。因此,粗粒料缩尺效应是人工岛、机场高填方、路基和堤坝等工程设计和数值分析必须考虑的关键问题之一。目前粗粒料缩尺效应研究成果大都是基于最大粒径为60mm的试验成果得到的,由于缺乏大尺寸试验的验证,目前研究主要局限在定性分析,对缩尺前后的粗粒料变形特性的变化规律和机理的认识尚不清楚。为此,本文依托大连理工大学工程抗震研究所重点实验室最新研制的超大型三轴设备,进行了粗粒料的静、动力特性的缩尺效应研究,主要研究了缩尺效应对粗粒料峰值强度、模量特性、颗粒破碎特性、临界状态特性、动剪切模量及阻尼比、残余变形特性的影响。在此基础上,将缩尺效应研究成果应用于阿尔塔什砂砾石-堆石面板坝项目填筑过程的研究,通过与实测结果的对比,验证了基于超大型三轴试验结果的考虑缩尺效应模型参数的合理性。本文的主要研究内容及结论有以下几个方面:（l）采用超大型及大型三轴仪对如美及阿尔塔什爆破料进行了静力缩尺效应研究。试验表明,爆破料的峰值强度、峰值前割线模量以及剪胀性均随最大粒径的增大而降低。通过将最大粒径引入到强度包线、初始模量方程中可以很好地模拟不同最大粒径试验的峰值强度以及初始模量。（2）根据静力缩尺试验结果,整理比较了邓肯张E-μ模型、E-B模型、清华K-G模型及沈珠江模型参数,结果表明缩尺效应对如美爆破料及阿尔塔什爆破料常用静力本构模型参数的影响是一致的,通过在邓肯张E-B模型的弹性模量、体积模量、破坏比中引入最大粒径的影响,可以对不同最大粒径试验的结果进行模拟。（3）采用如美、阿尔塔什爆破料及文献中Pyramid坝料进行了颗粒破碎特性的缩尺试验研究。研究表明,不同最大粒径试验的颗粒破碎率与塑性功关系均可用双曲线表示,随着最大粒径的增大,颗粒破碎与塑性功的关系曲线逐渐上移,即相同的塑性功条件下,颗粒破碎率随着最大粒径的增加而增加,根据试验成果构建了考虑最大粒径的颗粒破碎率与塑性功的关系。（4）采用如美爆破料,研究了应力路径及缩尺效应对爆破料临界状态特性的影响。研究结果表明:爆破料的临界状态与应力路径无关。不同最大粒径试验的临界状态在e-（p’/pa）ξ空间中有着明显的差别。不同最大粒径试验的临界状态线在e-（p’/pa）ξ空间中的截距几乎相同,随着最大粒径的增大,e-（p’/pa）ξ空间中的临界状态线绕顺时针旋转,根据试验成果构建了考虑最大粒径的临界状态线方程。（5）采用超大型及大型三轴仪对阿尔塔什爆破料的动力变形特性进行了缩尺效应试验研究。试验结果表明:阿尔塔什爆破料的最大动剪切模量以及阻尼比均随最大粒径的增大而增大,残余轴向应变及残余体变均随最大粒径的增大而增大。根据试验成果,量化分析了颗粒尺寸对沈珠江等效线性模型参数的影响,并对常用残余变形模型进行了修正。（6）研究了如美及阿尔塔什爆破料颗粒形状的颗粒尺寸相关性。研究结果表明,随着颗粒尺寸的增大,如美爆破料及阿尔塔什爆破料的傅里叶形状指数以及棱角性指数均降低,即随着颗粒尺寸的增大,颗粒的整体形状更加浑圆,棱角尖锐程度降低。颗粒形状的尺寸效应可能是爆破料缩尺效应的影响因素之一。（7）采用超大型及大型三轴仪对阿尔塔什砂砾料进行了静力缩尺效应研究,根据阿尔塔什筑坝材料试验结果进行了阿尔塔什面板坝施工期有限元分析,通过与实际监测资料的对比,研究了缩尺效应以及本构模型对面板坝有限元计算结果的影响。主要结论有:砂砾料缩尺效应规律与爆破料相反,阿尔塔什砂砾料的峰值强度以及峰值前割线模量随最大粒径的增大而增大。考虑缩尺效应的模型参数计算结果相比于未考虑缩尺效应的模型参数计算结果更接近实测值,但邓肯张E-B模型参数计算得到的坝体位移,尤其是顺河向位移相较于实测值明显偏大,考虑缩尺效应的广义塑性模型参数计算结果与实测值在分布规律及量值上均吻合良好。