20世纪以来,我国水利水电建设事业进入了一个快速发展的新时期,水能资源的开发,迫切需要建设一批高坝大库工程,但这些工程地质条件复杂、受极端荷载作用,其破坏后果及次生灾害难以估量,故保证高坝安全尤为重要。防渗体是保证大坝安全运行的关键部位,也是容易诱发大坝破坏的薄弱环节,合理评估其安全性能,对保证高坝平稳运行至关重要。精细化分析能更精确地定位结构薄弱部位,为防灾措施编定提供更准确的参考和建议,但传统方法单元形状较为受限,难以实现对土石坝防渗体结构高效的精细建模,需要人工干涉,较为繁琐耗时。本文采用自适应网格离散技术(四分树/八分树)进行高效建模,通过比例边界有限元方法(SBFEM)求解传统方法难直接计算的复杂单元,开展了如下工作:(1)首先介绍了不同数值模拟方法的发展历史和比例边界有限元方法的原理特点,总结不同方法在复杂单元求解中的优缺点。(2)精细模拟了混凝土沥青心墙坝施工期的力学响应,研究了混凝土基座应力随网格密度变化时的分布特点和数值收敛规律,给出了基座网格尺寸的建议值,并讨论了改善基座应力的工程对策,研究成果可为大坝防渗系统安全评价提供合理的建议方案,也为其他类似工程的性能评估提供一定的经验参考。(3)采用土体广义塑性模型、弹塑性接触模型和混凝土塑性损伤模型,研究了特高面板坝在地震作用下的动力响应和损伤演化规律,为工程安全预防措施编定提供参考。(4)研究了某高心墙坝工程施工和运行期的安全性能,重点对心墙内监测廊道的应力分布和影响因素进行了分析整理,针对廊道的应力变形特点对该工程提出了合理的优化措施,填补了高心墙坝心墙内监测廊道相关研究的空白,为高坝大库的发展提供安全保障。