变形问题是高土石坝建设和运行安全面临的主要问题。变形预测是风险前期预防控制和后期预测评价的关键难点,目前面临的问题之一是变形量值算不准，由于现场和室内的材料粒径和级配等尺度差异，试验变形模量较实际普遍偏大或偏小，工程界还不能准确把握变形低估或高估的程度。变形问题面临的第二个难点是趋势估不稳。对时间效应引起的变形增量和增速预测不准，对后期变形预计不足，一些工程中因不均匀变形控制不好而出现裂缝、挤压破坏等缺陷。如天生桥、小浪底等都不同程度发生过此类问题。针对上述问题，主要开展了如下几个方面的研究：一是开展土石坝筑坝粗粒料变形特性的尺度效应研究，通过多尺度、多材料的物理和数值试验，揭示了颗粒强度对变形模量尺度效应的影响机制，提出了粗粒料模量与最大粒径之间相关关系，以及采用室内试验模型参数推算现场模型参数的方法。二是开展了土石坝筑坝粗粒料变形时间效应研究。通过三轴流变试验、侧限流变试验等，提出了对数流变模型，模型计算结果与小浪底等工程实测沉降过程符合良好，为高土石坝变形预测提供了较为有效的手段。