山区地质条件复杂,高填方工程通常就地取材,常使用物理性质和力学性质复杂的土石混合料。为保证机场的正常运营,填方体在运营期内的变形和稳定尤其需要重视。本文研究了高填方所用填料的力学特性。研究中关注了各主要因素影响下的混合料的压缩性质;重点讨论了高填方地基的长期变形特性,提出了能考虑填料的剪切蠕变及压缩蠕变的流变本构模型;还研究了土石混合料与基岩界面的力学特性,研制专门仪器开展试验研究,并提出了相应的本构模型。本文的主要研究内容及成果如下:1、开展了土石混合料长期力学特性的试验研究,利用大型的侧限仪进行不同竖向应力下土石混合料压缩蠕变特性研究,研制了适用于填料与基岩界面的界面剪切流变仪,并开展了不同受力条件、加载路径下的界面蠕变试验研究。总结了土石混合料的压缩蠕变特性,总结了不同应力状态下界面法向体积蠕变及切向剪切蠕变规律。2、提出了一个描述填料侧限压缩变形的六参数模型。模型基于颗粒大小和性质完全相同、初始孔隙比不同的材料在压缩过程中都会趋近于同一条极限压缩曲线的试规律,能考虑初始孔隙比对压缩特性的影响。模型中使用三个参数分别考虑压缩变形的时间效应(蠕变)、颗粒粒径的尺寸效应以及材料湿化、干湿循环引起的变形。3、建立了一种能较好考虑土石混合料的流变特性的双屈服面的弹-粘塑性本构模型。模型能反映填料在剪切过程中所表现出的率相关性,可用于计算填料的剪切蠕变;模型考虑了填料的压缩蠕变特性;反映了材料的模量、强度、剪胀角、蠕变参数的应力相关性。在此模型的基础上,改进了现有的大面积高填方工后沉降简化算法。4、基于临界土力学的本构模型框架,提出了一个描述界面蠕变的模型。模型中考虑了基岩的粗糙度对强度特性的影响,模型能反映界面的短期和长期变形规律。