土石坝是一种古老的坝型,也是当今世界最高的坝型,由于它施工简单、造价便宜并且能适应复杂地质条件等优点,广泛应用于各种水利工程中。然而随着土石坝高度的不断增加,仅限于渗流和稳定计算已经不能满足现代土石坝设计的要求,应力应变分析也成为土石坝设计的必要步骤。基于上述研究背景,本文在对土石坝的分区及各分区筑坝材料分析的基础上,选用邓肯-张模型作为土石坝有限元计算的本构模型,并利用ANSYS的易开发性,对ANSYS进行了二次开发,成功地加入了邓肯-张模型,同时实现了对坝体进行分层施工模拟的功能。应用此程序对斜卡水电站拦河大坝进行了三维非线性应力应变分析,结果表明,利用此程序能够较好的体现土的非线性特征和大坝分层施工的特点。防渗墙是土石坝坝基防渗处理中的重要措施。防渗墙的刚度一般很大,在巨大的上覆荷载作用下,其与覆盖层之间很容易产生不均匀沉降。不均匀沉降使得防渗墙顶部产生了较大的附加应力,导致防渗墙顶部应力增大;同时不均匀沉降使得防渗墙侧壁出现了较大的负摩阻力,导致防渗墙竖向应力增大并且最大应力的位置发生改变。基于此,本文从不均匀沉降的角度出发分别对附加应力和侧壁负摩阻力进行了研究。基于不均匀沉降,提出了一种能够简单、快捷的估算防渗墙顶部附加应力的方法。其思路为:先利用分层总和法近似得出沉降差值Δs,依据防渗墙的存在不会引起坝坡产生隆起这一位移协调关系建立等式,推算附加压力F值,进而求得附加应力σf值。利用有限元软件ANSYS分别对封闭式、悬挂式防渗墙进行了分析,讨论防渗墙与覆盖层相对刚度的变化对防渗墙受力性状的影响,其中主要包括侧壁负摩阻力的分布规律、负摩阻力与相对沉降的关系、中性点的变化、竖向应力的变化,得出的结论对工程实际有一定的指导作用。