土坝渗流和坝坡稳定性分析对土坝安全至关重要。渗流问题本身存在复杂性且影响因素众多,对土坝在库水位变动过程中的渗流场变化规律和对坝坡稳定性产生的影响进行科学预测,不仅具有较高的学术价值,也是确保土坝安全运行的关键技术问题。本文对ABAQUS软件进行用户子程序二次开发,建立了土坝非稳定渗流的交互式有限元分析模型。在此基础上,对山西十里河水库大坝进行库水位变动下的渗流场和应力场计算及坝坡稳定性分析,并通过对大坝初始水深、水位升降幅度和水位升降速度3个因素进行敏感性分析,推求水位变动时快速预测上游坝坡稳定性安全系数的经验公式。主要研究内容和结论有:1.查阅相关文献,对土坝库水位变动下非稳定渗流的基本原理和稳定性分析方法及国内外研究现状进行综合论述。2.通过子程序二次开发,基于用户子程序DLOAD和DISP接口编写非线性动态荷载施加的插件子程序,实现了坝体和坝基表面非线性动态荷载的施加功能。同时采用Python语言对子程序进行可视化处理,以交互的方式处理库水位升降参数,从而实现水位变化过程。3.分别采用稳定渗流和库水位变化时非稳定渗流的算例进行模型验证工作。稳定渗流模拟的坝体逸出点高度较水力学法高4.43%,单宽渗流量较水力学法高3.03%;非稳定渗流模拟的浸润线在库水位升降过程中均与前人理论分析和实验成果吻合良好。其中,水位下降时浸润线最高点高度在0.0017cm/s、0.0002cm/s两种渗透系数的土坝中与已有5种方法计算结果的平均偏差为7.3%和8.89%;非稳定渗流时土坝在典型时刻0h、85h、90h的瞬态稳定性安全系数与前人强度折减法和极限平衡法的计算结果偏差分别为0.99%和4.85%。证明了模型对坝体进行水位变动时渗流场和应力场的计算方法得合理性。4.应用该模型对十里河水库大坝库水位变动过程,进行渗流场和应力场计算及坝坡稳定性分析。模拟水位变化速率分别为0.05m/d、0.1m/d、0.2m/d、0.5m/d、1m/d、1.5m/d,在校核洪水位1325.54m到死水位1318.2m间的水位升降过程。分析上游水位变化时坝体渗流场特性的变化规律及上、下游坝坡安全系数的变化规律,结果表明:（1）当水位未发生降落即处于初始水位形成的稳定渗流状态时,十里河水库大坝强透水层结合黏土截水槽的工程措施,有效降低了坝体内浸润线、逸出点高程,减少坝内渗径,加快了坝内孔隙水压力的消散,增大了下游坝坡安全系数,从而提高了坝体的整体稳定性,使得下游坝坡安全系数受库水位变化影响不大;（2）库水位降落时,浸润线降落较库水位降落存在滞后现象且出现分水岭,降落速度越大,浸润线降落的滞后现象越明显。库水位上升时,浸润线升高较库水位上升也存在滞后现象,浸润线呈下凹形。上升速度越大,浸润线升高的滞后现象越明显;（3）随水位降落历时的增加,上游土体内自上游流向下游的流场转变为靠近上游的部分其水流方向转为向上游流动,其余依旧流向下游。库水位上升过程中,坝体渗流流向未发生变化,均自上游流向下游;（4）水位下降初期,下降速度越大,上游坝坡安全系数的下降幅度越大。随着降水历时的增加,受水位下降速度的影响变小,安全系数的下降幅度均逐渐减小。自水位从1325.54m降至1318.2m完成时,0.05m/d降速时上游坡安全系数由3.685减小至2.762减小25.06%,1.5m/d降速时减小至2.439减小33.81%。在降水过程中任意水位下,水位下降得越快,与之相应的安全系数越小。5.利用所编制插件子程序,针对十里河水库大坝探究上游初始水深、水位变动幅度和水位变动速度对上游坝坡稳定性的影响,并推求出库水位升、降时上游坝坡安全系数变化的经验公式。结果表明:（1）库水位下降时,上游坝坡稳定安全系数与上游初始水深h成正比关系,与上游水位变化幅度Δh和上游水位变化速度v成反比关系。库水位上升时,与上述三者均成正比关系;（2）库水位升、降完成时,上游坡安全系数可用公式（?）表述,其中水位下降时,a=1.688,b=-1.137,c=0.143,d=0.625;水位上升时,a=1.569,b=2.386,c=0.769,d=0.234。计算偏差均小于5%,拟合效果良好。。6.论文研究成果可为库水位变动条件下的土坝渗流特性和稳定性计算提供方法以及为中小型土石坝遭遇极端情况的风险分析和应急管理提供参考。