作为历史最为悠久的坝型之一,土石坝以其施工简便、就地取材、能够适应各种地质和气候条件等优点,成为水电工程中极为重要的一种型式。随着坝体高度的增加,仅进行渗流和稳定计算已不满足设计要求,应力变形分析成为土石坝设计的重要步骤。土石坝的应力变形计算是否精确一方面取决于计算方法,一方面取决于本构模型的选用。随着有限元计算技术的发展及计算机技术的支撑,有限单元法成为土石坝应力变形分析最精确、最有效的方法;邓肯-张E-B模型能够模拟土体绝大部分特性,计算结果精度满足要求,因而在工程中应用广泛。本文基于大型非线性有限元分析软件ABAQUS,利用其提供的方便灵活的二次开发接口,成功的将邓肯-张E-B模型加入其中,采用生死单元法实现了土石坝分层施工的模拟,并编制了后处理程序对位移进行修正。模拟细砂的三轴压缩试验,与试验数据对比有较高的吻合度。建立100m的均质坝并模拟其施工过程,竣工期坝体最大沉降位于坝轴线约1/2坝高处,是最大坝高的0.39%,应力分布与土石坝的一般规律相符。本文将CAD/CAE集成化分析的方法应用于某混合坝工程,并利用编制的本构模型,模拟混凝土结构与土石坝的施工顺序,结果表明本文编制的程序能够充分的反映土石体材料的非线性、材料分区和施工、蓄水过程对坝体沉降的影响。防渗墙作为土石坝基础防渗处理的重要措施,其性能直接关系到工程的安全性。本文对防渗墙的施工方案进行了优化研究,表明先填筑坝体后建防渗墙能明显改善墙体的应力状态;此外还对墙体材料进行了优化,表明在覆盖层参数较为软弱的防渗处理中,采用塑性混凝土材料可以降低墙体的应力,从而提高工程的安全性。