为开发水能资源,在我国西南地区修建了若干高土石坝。但这些高坝位于高山峡谷,坝址的地震活动性强,大坝的抗震设计烈度高。一旦大坝遭遇强震而发生破坏将产生严重的后果,因此土石坝抗震是关系其安全的重要问题,需要在设计阶段研究解决。随着土石坝高度的增加,土石坝抗震设计越来越依赖于坝体地震动力反应分析和残余变形分析等。这些分析则依赖土体动力参数的选用。目前,测定土体动力参数多通过土体的大型动力三轴试验或动单剪试验。本文采用大连理工大学研制的微机控制电液伺服式粗粒土静动力简单剪切仪,对古水水电站灰岩堆石料进行模量阻尼试验,研究了系统阻尼力对试样阻尼比的影响,并进行了堆石料的残余变形试验。本文还搜集了近十年来国内外大量的动力试验资料,对其进行细致的数理统计与分析,研究了等效动剪切模量比和等效阻尼比随动剪应变变化的公式,讨论了坝料模量比衰减曲线和阻尼比增长曲线的均值线以及上下包线的参数。对影响堆石料最大动力剪切模量参数K,n的因素进行了初步探讨,并给出了综合考虑固结比、围压、孔隙比和级配特征的最大动力剪切模量经验公式。这些公式对判断坝料试验成果的合理性有借鉴作用,也可直接应用于中小型土石坝的地震动力计算。残余应变的沈珠江模型在实际工程中得到了广泛应用。本文采用沈珠江残余应变模型整理了古水、双江口和两河口的残余变形试验资料,发现残余剪应变公式误差较大。论文对沈珠江模型的残余剪应变公式进行了改进。