西南地区高度落差大,具有丰富水资源,且有大量砂砾石材料,适合建设高坝大库,而混凝土面板堆石坝由于具有施工快、坝体变形小、防渗性好等优点成为高坝首要考虑的坝型。然而,西南地区地质条件复杂,河床中有深厚覆盖层,覆盖层会使坝基产生不均匀沉降,坝体产生不协调变形,对坝体变形、渗透、稳定产生较大危害,覆盖层成为坝工建设中不可避免的问题。覆盖层地基砂砾石材料中存在土粒均匀、不良级配和表层淤泥的问题,进一步研究不良砂砾石材料的力学特性对现代坝工建设有实际意义。本文主要研究内容如下:（1）从统计、案例、数值模拟的角度研究覆盖层地基上混凝土面板堆石坝,分析了覆盖层地基上混凝土面板堆石坝的建设现状和变形特点,结果表明覆盖层会使混凝土面板堆石坝变形量增大,变形范围下移。对我国覆盖层砂砾石材料力学特性参数、材料特点进行统计与分析,确定了干密度是砂砾石材料重要的力学参数,覆盖层地基中存在粉细砂层、不均匀级配、表层淤泥的问题。（2）基于某混凝土面板堆石坝地基砂砾石级配,通过开展大型三轴剪切试验研究了细粒含量、不良级配、淤泥含量对砂砾石材料变形影响,揭示了细粒含量、不良级配、淤泥含量对砂砾石材料应力-应变、体变-应变的影响规律。结果表明,低围压下细粒含量越高材料变形特性越好,高围压下细粒含量对材料变形影响不大,不良级配材料变形特性不好,峰值强度低且出现时间晚,低围压下低淤泥含量表现强度减弱而高淤泥含量表现强度加强,高围压下各淤泥含量均表现强度减弱;细粒含量越高则剪胀性越强,围压越高则剪胀性越弱,不良级配和淤泥使材料剪胀性减弱。此外,对割线模量和破坏时泊松比进行了深入分析。（3）基于试验定性、定量分析了细粒含量、不良级配对砂砾石材料颗粒破碎的影响。颗粒破碎现象表明,围压对材料颗粒破碎影响最大,低围压下大颗粒发生破碎,小颗粒基本不发生破碎,高围压下大小颗粒都发生破碎,且破碎成小颗粒。试验前、后级配曲线表明,细粒含量组中40-20mm粒径更易发生破碎,不良级配组中60-20mm 更易发生破碎。颗粒破碎率和相对破碎参量的分析表明,细粒含量越多,围压对Bg和Br影响越小,围压对不良级配材料Bg和Br影响明显大于良好级配材料。（4）基于试验数据,分析了不良砂砾石材料对邓肯-张E-B模型和南水双曲线模型的适用性。结果表明,不良砂砾石材料的参数不符合邓肯-张E-B模型参数经验范围,算例分析结果与试验规律不符合,表现出不适用性;不良砂砾石材料对南水双曲线模型整体适用性较好,但是对于仅是粗粒和淤泥含量为6%的材料表现不适用性。此次分析表明淤泥与级配对材料变形特性影响同样重要。