根据我国水利水电发展规划,在金沙江、雅砻江、大渡河、乌江等流域(地区)上在建和即将建设的大型水电工程中,大部分工程是建在深厚覆盖层上。深厚覆盖层厚度多达几十米到几百米。如乌东德坝址处覆盖层厚达60m、白鹤滩覆盖层厚达59m、向家坝覆盖层一般厚达30-60m,冶勒水电站覆盖层最深达420m。水利水电工程中围堰的安全与稳定对于保证整个工程施工的顺利进行,尤其是工程的防洪渡汛以及大型施工仪器设备的安全具有重要意义；一旦围堰失事将直接影响主体工程的施工和下游居民的生命和财产安全,损失巨大。本文从围堰堰坡稳定性、粗粒料与防渗墙的接触力学模型、深厚覆盖层-堰体-防渗体相互作用效应下的变形及应力等几个方面对深厚覆盖层条件下的深水高土石围堰体的结构性态进行研究。主要研究内容及研究结论如下:(1)基于有限单元法基本原理,对预处理共轭梯度法在有限单元法求解中的应用、基于AutoCAD的前后处理平台系统的开发以及有限单元法在岩土工程中应用的几个问题进行了探讨和研究,并编制了考虑填筑和开挖施工过程的有限单元法程序系统,通过研究表明：基于已知拓扑关系的有限元网格移动技术,是一种方便有效的网格构建及网格移动方法,可适用于水利工程的复杂地形地质的建模；(2)从粗粒料结构面的剪切机理出发,指出粗粒料-结构的接触面的切向应力应变本构关系可根据粗粒料自身抗剪强度和接触界面抗剪强度之间的大小分为两种：刚塑性模型和应变软化模型；当接触界面抗剪强度相对较小时,呈现的是刚塑性变形现象,而当接触界面抗剪强度较大时,所呈现的是应变软化现象；(3)基于损伤力学原理,建立了基于损伤模型的接触面本构关系,并通过实验数据对损伤模型进行了验证,验证表明损伤模型可用来描述应变软化现象,效果较好；并将损伤模型应用到粗粒料-防渗墙接触面夹泥皮的情况,给出了一种能考虑泥皮法向变形和切向损伤模型的接触面单元计算模型,并通过算例验证,验证表明该种单元可用于结构接触问题分析；(4)结合乌东德水电站上游土石围堰,考虑不同影响因素的组合(覆盖层深度与密度、防渗墙的力学特性、接触面特性、不同水位工况等),进行围堰结构的应力应变分析；计算结果表明：防渗墙的变形规律主要受覆盖层和上游侧砂砾石料的变形参数控制,覆盖层和上游侧砂砾石料越密实,刚性越大,防渗墙变形量越小；防渗墙的应力对覆盖层更敏感,当覆盖层刚性增大,防渗墙的水平位移和应力水平降低,安全裕度增大；建议尽量夯实防渗墙附近的覆盖层,适当提高防渗墙附近填料的密实度,以增强其对防渗墙的约束能力,改善墙体的应力状态；采用刚性混凝土防渗墙时,其适应变形能力不如塑性混凝土防渗墙,建议采用塑性混凝土防渗墙,其应力状态较好,安全裕度较大；(5)探讨了区间分析这一非概率可靠度分析方法在坝坡稳定性中的应用,基于结构功能函数值Z的区间变量Z1服从均匀分布的假定,提出了基于区间模型的非概率失效度FSET和非概率可靠度RSET,完善了基于区间分析的坝坡稳定性的安全性评价；并通过将虚拟变量法应用到坝坡稳定的概率可靠度分析中,完善和推进了基于概率可靠度的坝坡稳定性的安全性评估。在此基础上,提出了一种非概率-概率混合可靠性模型,并将其应用到乌东德水电站上游土石围堰的坝坡稳定性评价中,研究表明在信息不完整或数据缺乏条件下,给出失效概率的范围或界限,比给出一确定的评估值具有更高的可信度。