土石坝具有施工简单、造价低廉、对地质地形条件的适应力强等优点,它不仅是水利和水电工程常用的重要坝型,也是迄今数量最多的坝型。随着土石坝高度的增加,拱效应导致的隐患凸显,仅考虑渗流分析和稳定计算已经不能满足大坝安全运行的要求,坝体、尤其是防渗体的应力应变得到了学术界和工程界的高度重视,拱效应的研究因其重要性也受到了越来越多的关注。心墙土石坝的坝壳料具有透水性强、压缩性小、变形模量大的特点,而心墙材料的渗透系数较小、强度较低、压缩性大、变形模量小,两种材料特性上的差异导致的不均匀位移和沉降,在接触面上将产生较大的剪切变形,从而在一定范围内产生土体拱效应。拱效应减小了心墙的竖向应力,这将明显降低心墙的密度和抗折强度,给大坝的安全运行造成危害。在对比分析的基础上,选择应用时间长,工程经验较多,实验数据较容易收集的邓肯-张模型,作为土体拱效应研究的本构模型。应用APDL接口语言将邓肯-张模型成功引入ANSYS,对平台软件进行二次开发,同时实现了对坝体进行分层施工的数值模拟功能。以三轴剪切等试验所获的土工指标为基本数据,仿真分析了在坡度、泊松比、坝高改变时,心墙的应力分布规律,利用指标δy/γh研究了这三个主要参数对心墙拱效应的影响程度。结果表明：泊松比越大,δy/γh值越大,心墙拱效应越弱；坡度越小,δy/γh值越大,心墙拱效应越弱；坝高越高,δy/γh值越小,心墙的拱效应越强。在云南楚雄利皮乍水库高49m的心墙坝上进行试用后,相关参数与大坝安全鉴定的结论一致。本文研究所得到的拱效应形成机制、拱效应的仿真模拟方法,对后续的相关研究和类似的工程均具有一定的参考价值。