红层软岩有很强的崩解性,其作为填料会给工程建设带来隐患与病害,进而造成巨大损失,需对其进行深入研究。红层软岩填料属于特殊的粗粒料,其力学强度及缩尺效应问题一直受到学者和从业人士重视。为了对红层软岩的力学性质开展室内试验研究,首先要对填料进行缩尺。但是,红层软岩有着自然崩解的特性,传统的缩尺方法无法有效地评价其缩尺效应。针对上述问题,本文主要完成了以下工作:首先,基于红层填料形成过程研究,发现分形理论可以有效地描述红层软岩的崩解和破碎中的重复和自相似特征,为研究红层软岩缩尺料的制备试验及建立缩尺料与原状料之间的关系提供理论依据。其次,为了解决软岩填料试样室内制备的问题,基于分形理论提出了采用球磨机制备软岩填料缩尺料的新方法。根据模拟现场重复破碎机制的要求,选择球磨机破碎岩块制备缩尺料的原料,再经三轴试件制作过程中的二次破碎环节,可得与现场原状填料颗粒分布分形维相同的缩尺料。第三,针对红层填料缩尺效应对其强度及变形特性的影响,进行了大量的静三轴试验,得到了相同分形维、不同最大粒径红层软岩的强度及变形特征,研究得到了红层填料最大粒径与强度指标的关系。最后,应用邓肯—张本构模型对红层软岩填料三轴剪切试验结果进行分析。对邓肯—张模型参数确定的方法提出了改善,并对邓肯—张模型进行了改进。理论与试验结果对比表明,改进后的模型对实验结果进行了更有效的模拟,新增的参数具有物理意义。成果可为红层软岩填料的工程实践和数值模拟提供参考。