我国近期将建设一批超高土石坝工程。变形控制是这些重大水利工程安全建设与运行中的核心关键问题。其中,坝体后期变形的控制尤为关键。目前,在土石坝工程中广泛采用的沈珠江流变计算模型主要是建立在恒定荷载流变试验的基础上,对复杂加载的情况是否适用是一个值得深入研究的课题。本论文针对堆石料应力加载与流变的耦合作用问题,从室内试验、机理分析、计算模型以及工程应用等方面开展研究工作。论文取得的主要新成果有:1.采用糯扎渡花岗岩堆石料,进行了大应力增量和小应力增量多级加载三轴流变试验。根据试验成果,深入探讨了流变的时间过程以及流变对后续加载过程的影响。根据流变的硬化特性,提出了硬化流变的概念,可很好的解释流变前后试样所表现出来的分段特性。2.根据分级加载流变试验成果,研究了应力加载过程对后续流变发展规律的影响,提出了一个新的堆石料流变的累积规则,也即堆石料单元某时刻的当前流变量等于该时刻可引起堆石料发生附加硬化的硬化流变量。讨论了流变硬化特性和累积规则的统一性,发现两者之间的影响是相互和统一的,在物理作用的层面是和谐对称的。3.研究了应力卸载过程对后续流变发展规律的影响,发现在发生应力卸载后,堆石料流变存在正向流变区、无流变区和反向流变区的现象。本文提出的堆石料流变累积规则同样适用于应力发生卸载的情况。4.分别结合一般弹塑性模型、沈珠江双屈服面模型和邓肯张EB模型,提出了流变应变等效硬化以及硬化流变的计算方法,建立了可考虑堆石料应力加载和流变耦合影响的计算模型,并应用三轴流变试验成果进行了验证。5.将所发展的新流变计算模式嵌入课题组开发的Contana大型有限元计算程序系统。对古水面板坝的后期变形特性进行了计算分析,发现采用新计算模式后,坝体堆石料的主要流变过程在坝体填筑完成后才开始,发生后期流变变形后,坝体堆石料会处于不同程度的类似的“超固结状态”。