粗粒料是土石坝的主要填筑材料。与以前研究较多的细粒料相比，它的物理力学性质有很大的不同。目前为止，粗粒料的力学性质的研究大多局限于大型常规三轴试验，数值计算所采用的本构关系也是基于常规三轴的试验资料建立。对复杂应力路径和应力条件下的应力变形性质研究较少，有必要进行深入研究。为此，本文进行了以下几方面工作： 首先，本文在收集、查阅及整理中外文献的基础上，阐述了土石坝粗粒料的研究现状，对粗粒料的本构模型和应力路径试验进行了综述。 其次，分别利用线弹性模型、邓肯一张模型和椭圆—抛物双屈服面模型对双江口心墙堆石坝进行了三维静力有限元计算，研究土石坝内不同位置的点在施工填筑期和蓄水期的应力路径，得出了等应力比的应力路径规律；分析了三种模型计算得到的土石坝应力路径的差异；同时，研究了施工填筑期和蓄水期内主应力以及主应力方位角变化规律。 再次，利用河海大学新型真三轴仪，对双江口掺砾心墙料进行不同初始状态复杂应力路径下的非饱和土真三轴试验。试验分为σ<,1>和σ<,3>方向两个加载系列，按照不同初始b值，达到初始状态固结后单向加载。试验结果表明代表土石坝填筑期的σ<,1>方向加载和代表蓄水期的σ<,3>方向加载的应力应变关系具有较大差异。它的弹性模量和泊松比随初始b值呈规律性变化。同时也显现出了土料较明显的各向异性。 最后，利用不同模型对双江口掺砾心墙料的常规三轴等应力比应力路径试验进行了模拟，验证了邓肯E-v模型、邓肯E-B模型、Naylor K-G模型、修正剑桥模型、椭圆—抛物双屈服面模型和南水模型等六个本构模型对粗粒料等应力比应力路径的适用性。由验证结果可知：弹塑性模型模拟结果要好于非线性弹性模型，双屈服面模型要好于单屈服面模型。南水模型和椭圆—抛物双屈服面模型的适用性较好。