大坝抗震问题一直以来都是水利工程建设中的难点问题，不仅涉及到地震荷载的复杂性，还和筑坝材料本身的动力学性能存在很大的关系，从材料自身的动力学性能方面着手寻找大坝抗震设计的优化方法，为水利工程的抗震研究提供了有效的思路。鉴于地震荷载的复杂性，在循环荷载作用下研究筑坝材料的力学特性成为研究材料动力学问题的一个突破口，通过动力学性能研究，为胶凝砂砾石(CSG)坝向永久性高坝工程发展奠定理论基础。结合天然河道砂砾料级配分布情况，以一定配合比下CSG材料为对象，利用大型动三轴设备，对循环荷载作用下CSG材料的动应力-应变关系、破坏规律、非线性滞回特征及损伤规律等进行研究；根据动应力-应变滞回关系，建立了相应的细观滞回模型，并结合非线性损伤力学理论讨论了CSG材料的动损伤模型。主要包括以下几个方面：
　　(1)依据试验数据，分析了不同循环荷载方式作用下CSG材料的破坏应变标准，确定了累积应变曲线的三阶段分布特点及相应的临界应变值，不同阶段内经历的循环次数与围压及水泥含量存在较大关系。根据滞回环的特点，提出了动模量的计算方法，研究了动弹性模量在整个循环加载过程中的分布规律，以及围压与水泥含量对动弹性模量的影响。
　　(2)采用应力应变包络线的方式，将动荷载作用下的CSG材料应力应变曲线大致可以分为弹性、屈服和软化三个阶段，并在此基础上，建立了CSG材料的动本构方程。
　　(3)在循环荷载作用下，CSG材料表现出明显的非线性滞后特征，导致滞回环呈新月形，且下部不闭合，不闭合程度反映单个滞回环塑性变形的大小；随着循环次数的增大，滞回环塑性变形呈大-小-大的变化趋势；滞回环曲线可描述为以e为底的指数函数。
　　(4)根据CSG材料滞回环的分布特点，提出了基于滞回环特征的能量计算方法，研究CSG材料在不同循环加载方式下的能量机制和阻尼比演化规律。根据试件破裂过程中的宏观表象，裂纹扩展演化主要是试件初始表面裂纹张开，重新萌生微裂纹，聚集、扩展形成主破裂带；同时，附近伴随着次生裂纹。试件的破坏模式主要为剪胀破坏，受自身组成骨料形状的影响，微裂纹间的连通围绕骨料周边呈现明显的曲折线。
　　(5)讨论了经典PM空间理论模型的分布规律及参数对应力应变曲线的影响。基于CSG材料的滞回环特点，结合经典PM空间理论的细观滞回模型，建立了适合于CSG材料的非线性弹塑性细观滞回模型，确定了CSG材料细观滞回模型参数，通过与试验结果对比分析，验证了模型的合理性。
　　(6)结合CSG材料的力学特点，提出了适合于CSG材料损伤变量的定义方法，得出了CSG材料损伤的分布规律与累积应变分布规律相对应，也反映了CSG材料内部原始缺陷的闭合、新裂纹萌生与扩展和不稳定扩展的三个发展阶段，说明了材料的破坏是一个损伤逐渐累积的过程。建立了CSG材料的三阶段非线性损伤模型，结合模型中参数的物理含义及各参数对曲线的影响，确定了CSG材料损伤模型的三参数取值范围。