21世纪以来,随着我国国内经济飞速的发展以及人民生活水平的不断提高,城市基础设施的发展建设也越来越快,对建筑、道路桥梁、地铁高铁等地基基础稳定性的要求也愈来愈高。而在我国西南部分地区,由于受地形条件的影响,分布着大量的颗粒粒径变化不均匀、颗粒组成复杂的土石混合体,了解土石混合体的力学特性,并有效测定土石混合体的强度变形特性参数是当前重要的研究课题之一。论文以四川白鹤滩水电站所处地区的土石混合体为研究对象,通过室内中型直剪试验、离散元数值模拟和理论分析等手段,分别从室内宏观力学试验和细观数值模拟角度对土石混合体的强度变形特性展开研究,得到以下主要研究内容:1、通过对天然土石混合体与饱和土石混合体分别进行室内中型直剪试验,主要得出:土体的强度破坏模式均表现为应变硬化型;竖向压力对剪切应力的峰值影响较大,随着竖向压力的增大,剪切应力的峰值也随之增大,并且抗剪强度也随之增大;随着含石量的增大,土石混合体的剪切应力峰值呈现出先增加后减小的变化趋势,但饱和土石混合体的抗剪强度峰值小于天然土石混合体的抗剪强度峰值;随着含石量的增加,黏聚力呈现先减小后增大再减小的变化趋势,内摩擦角呈现先增加后减小的变化趋势。2、通过对土石混合体进行离散元数值模拟研究,主要得出:对室内中型直剪试验方案进行离散元数值模拟,并将数值模拟结果与室内试验结果进行对比分析,通过不断调整最终确定了适合于土石混合体的离散元数值模拟参数;将通过室内直剪试验取得的数值试验的模拟参数,作为模拟三轴试验的细观参数,对土石混合体开展三轴试验模拟研究,得出四种含石量的土石混合体的模拟效果均较好,曲线变化规律与宏观试验的变化规律一致,得到可靠的强度变形参数。3、分别采用邓肯-张模型和修正剑桥模型对土石混合体的应力应变关系进行适用性分析,主要得出:在偏应力～轴向应变关系曲线的验证上,修正剑桥模型得到的结果相较于邓肯-张模型更接近于三轴试验模拟结果,修正剑桥模型的拟合效果更好,这两种模型对于土石混合体的应力应变关系的适用性均一般。4、基于非线性强度准则,对修正剑桥模型进行改进,推导了一个新的弹塑性本构模型。本文模型推导的思路是从修正剑桥模型的建模思路出发,对其剪胀方程进行修正,使其能较好地反映土石混合体的剪胀特性;该模型的参数较少,且模型参数均易通过曲线拟合或室内试验来确定。5、将本文模型的数值计算结果与本文土石混合体的三轴模拟试验结果进行对比验证分析,得出了以下结论:本文模型相较于修正剑桥模型而言,该弹塑性本构模型在偏应力～轴向应变关系的验证结果上效果更好。