混凝土面板堆石坝具有对不同地基条件都适用、修建快、坝型结构安全、造价低廉等优势,受到坝工界的青睐而得到广泛地应用。当混凝土面板产生裂缝并扩展直至贯穿,库水穿过贯穿混凝土面板不断渗入堆石体,导致堆石料被水流带走而脱空,进而使大坝的整体安全受到威胁。因此,对混凝土面板开裂后的应力特性进行分析,有助于从机理上了解面板破坏的原因,对混凝土面板裂缝的防治具有很大的意义。近十几年来,越来越多的学者开始探索混凝土面板的破坏机理,但由于影响混凝土面板开裂因素较多,开裂机理复杂且裂缝较多无法追踪其路径,使得混凝土面板开裂的研究大多结合试验进行探索。本文首先选择公伯峡水利枢纽工程作为研究对象,建立混凝土面板堆石坝数值分析模型,分析坝体在竣工和蓄水两个时期的位移变化情况。对面板施加蓄水期面板承受的等效位移荷载,使用扩展有限元法(XFEM)模拟混凝土面板最大变形部位从应力集中到起裂再到裂缝扩展的整个过程。其次,将混凝土面板单独作为研究对象,基于线弹性断裂力学原理,分析不同计算方法、裂缝深度和网格的疏密程度对面板裂缝KI值的影响,确定合理的网格密度以及计算方法,为混凝土面板开裂研究提供参考。并结合实际情况,分析钢筋位置不同对面板裂缝尖端应力产生的影响。最后,使用XFEM模拟水压力作用下不同角度的面板裂缝的扩展过程和相互干扰情况,分析裂缝的应力变化以及由于裂缝开裂导致面板应力重分布的情况。绘制a、b两个裂缝初始点所在单元的裂缝宽度和孔隙压力随着分析时程的变化曲线,结合数据做出详细的解释。并采用cohesive单元模拟混凝土面板沿厚度方向的裂缝与水平裂缝的相交现象。提取两类裂缝在不同时段的缝宽折线图,结合裂缝开裂过程的最大主应力云图分析整个开裂过程,并寻找缝宽、应力、孔隙水压力三者之间的联系。本文基于ABAQUS平台,采用XFEM模拟混凝土面板开裂的整个过程,实现了混凝土面板在等效位移荷载作用下多条裂缝同时开裂,探讨了裂缝尖端应力强度因子的变化规律,并初步模拟水压力作用下裂缝的扩展过程,为后续混凝土面板开裂的进一步研究提供新的思路和理论参考。