随着基础理论水平和筑坝技术的进步,心墙土石坝的建设得到快速发展,我国西部地区已建并规划建设一批高心墙土石坝。渗流量过大、坝体不均匀变形、地震失效破坏以及坝坡失稳是制约心墙土石坝发展的基础性核心问题。在设计、施工和运行过程中准确评价心墙土石坝力学性状并提出相应的控制措施对保证工程安全至关重要。心墙土石坝复杂条件下的力学性状及其安全性评价在设计和建设中至关重要。发展完善心墙土石坝力学性状计算分析方法,揭示大坝运行期性态演化规律对于保障心墙土石坝的安全建设具有重要的科学意义。基于本人负责的黑河心墙土石坝安全鉴定工程项目,本文以黑河心墙土石坝为例,通过理论分析和数值计算等手段,对土石坝渗流、静动力响应、坝坡稳定等力学性状计算分析方法开展了研究进而揭示运行期性态演化规律,主要研究内容如下:（1）考虑到大坝观测值与影响因素之间存在非线性、非确定性的复杂关系,建立了心墙土石坝监测资料改进小波阈值函数去噪分析方法,解决了大量离散监测数据的识别、控制和去噪问题。基于去噪分析方法,对黑河心墙土石坝监测资料进行去噪分析,在此基础上,对表面变形、内部变形和渗流三种监测信息进行定量分析,进而利用DS-证据理论通过信息融合对黑河心墙土石坝结构安全进行评价。（2）为确保数值计算的稳定性和收敛性,引入Signorini型变分不等式方法对黑河金盆水库坝区实现长期稳定的渗流场精细化模拟。通过对比分析实测资料和数值计算成果,论证了土石坝枢纽渗流分析中Signorini型变分不等式方法的有效性与准确性。综合考虑了金盆水库地质条件的复杂性,建立了包括主（副）坝、库盆、坝基与左岸山梁的三维渗流模型,讨论了坝区的渗控效果与渗透稳定性。结果表明土石坝坝区渗控效果受心墙、山体材料与防渗帷幕渗透系数的变化影响明显,粘土心墙渗透系数的增大会增加坝体内部的总水头和关键部位的水力坡降。（3）针对心墙土石坝时效变形问题,建立了考虑堆石体流变和水力耦合效应的心墙土石坝长期变形数值分析方法。采用邓肯-张E-B模型、流变模型及湿化模型分析地基与堆石的时效变形和瞬时变形,采用交叉迭代方法,建立坝体非线性变形和非稳定渗流的水力耦合计算模型。将本文建立的数值方法运用于黑河心墙土石坝应力变形数值分析,结合监测资料论证了数值方法的准确性,进而研究了渗流、流变效应、湿化作用对心墙土石坝力学特性的影响。结果表明水力耦合效应和湿化作用对心墙土石坝长期变形具有重要影响,水力耦合效应引起的变形、湿化变形及流变变形是心墙土石坝长期变形的主要来源。（4）为了克服土石坝动力计算中土体非线性和各向异性以及计算模型参数的不确定性等突出问题,探索了考虑心墙土石坝材料和结构特点的地震响应分析方法。该方法全面考虑了不同振型下结构的地震反应,可以较为合理准确获得心墙土石坝地震响应规律。采用该方法对黑河心墙土石坝运行期突遇地震条件下大坝的动力响应进行计算分析,获得了心墙土石坝地震响应规律,揭示了心墙土石坝突遇地震情况下的动力响应机制。（5）针对坝坡稳定性讨论的有限元强度折减法失稳判据不统一及其适用性问题。分析了有限元强度折减法在坝坡稳定分析中的屈服准则和失稳判据,建立了基于有限元强度折减法的心墙土石坝坝坡稳定分析方法。采用有限元强度折减法对黑河心墙土石坝进行坝坡稳定分析,揭示了稳定渗流期、库水位降落期和正常运行期遇地震等各种不利工况下心墙土石坝坝坡的失稳机理。