我国西南地区大江大河较多,水力资源丰富,加之江河流域地形变化大,利于水力资源的开发。因此,在西南地区的主要江河流域上,水利水电工程的修建是很长一段时间内的主旋律。然而该区河流普遍发育深厚覆盖层,水利水电工程大坝建设和坝基开挖时不可避免的会遭遇河床深厚覆盖层问题。由于覆盖层是一类渗透性较好、工程性质较差的岩土体,流经其中的地下水会导致上部基坑或坝体出现一系列工程水文地质问题。为了有效地防治深厚覆盖层引发的各种工程问题,厘清深厚覆盖层作为一个含水系统的水文地质条件,查清其水文地质结构,并确定地下水在覆盖层中的运动规律就极为必要。本文对既有的深厚覆盖层勘察资料进行分析,总结出西南地区的深厚覆盖层分布及发育规律和层组结构特征。在此基础上,根据已有的水文地质结构研究,划分出三大类水文地质结构,并建立相应的概念模型对不同水文地质结构的深厚覆盖层的天然条件及基坑开挖后的渗流场进行模拟分析。最后,以长河坝水电工程为实例,通过数值模拟分析基坑开挖过程中坝基覆盖层的渗流场演变特征。研究得到以下的成果:(1)通过对野外实际调查和收集得到的金沙江、大渡河、岷江和雅砻江等西南地区主要江河流域大量的水电站勘察资料进行认真分析,对已有的西南地区覆盖层整体分布特征及各流域内深厚覆盖层的分布及发育规律的研究结果进行归纳。根据上述各流域内典型覆盖层的生成规律,按其颗粒组成、结构、成因类型等,得到了深厚覆盖层的一般层组特征:自下而上分为古河相沉积层(Ⅰ),多成因加积互层(Ⅱ)以及现代河流堆积层(Ⅲ)等三大层。(2)按照覆盖层的三层层组结构的完整程度和其组合关系,将深厚覆盖层的构造划分为三种类型。在此基础上,考虑深厚覆盖层各层组的含水性及渗透性,根据其渗透系数的差异,提出了西南地区深厚覆盖层的三种主要的水文地质结构类型,包括:均匀水文地质结构,层状水文地质结构和复合水文地质结构。其中层状水文地质结构又可分为夹层型和互层型,复合水文地质结构又可分为近均一复合型和非均一混合型。(3)建立相应的概念模型,对不同水文地质结构控制下的坝基天然渗流场和基坑开挖后渗流场进行数值模拟。同时模拟不同上游河水位条件下的均匀水文地质结构和夹层型水文地质结构的坝基覆盖层渗流场。结果表明:五种水文地质结构的覆盖层中,存在弱透水层的层状水文地质结构和近均一复合型水文地质结构的覆盖层其坝基渗流量或基坑涌水量更小。且弱透水层层数越多,越靠近顶部,其控渗效果越好。在上游高水位条件下,覆盖层中的弱透水层控渗效果明显。(4)以长河坝水电站坝基覆盖层作为工程实例。根据本文提出的划分标准,将天然条件下长河坝坝基深厚覆盖层划分为夹层型水文地质结构,开挖后的坝基覆盖层可认为是不完整的层状水文地质结构。选取坝址周围约0.87km~2面积的区域构建水文地质概念模型,根据模拟区的水文地质条件,模型渗透系数可分为6个区域,(1)-(4)区为深厚覆盖层,(5)、(6)区为基岩。对上述概念模型进行剖分并模拟其天然条件下的渗流场,并以已有的观测孔数据及渗流量数据对模型进行识别和验证。修正模型的水文地质参数后,根据长河坝水电站大坝基坑实际开挖情况,分别模拟围堰刚修建完成、挖除覆盖层第(3)层、基坑开挖完成等3种工况及考虑基坑排水和主副墙防渗后两种工况的覆盖层渗流场。结果表明:长河坝水电站坝基深厚覆盖层的渗流场总体形态和特征与前述层状水文地质结构覆盖层概念模型的渗流场基本吻合。且由于坝基覆盖层整体渗透性较强,基坑开挖后仅有的一层弱透水砂层被挖除,覆盖层的控渗能力较弱,因此开挖后坝基基坑中的涌水量一直较大。采取了排水措施后,基坑涌水量有一定的下降,效果较明显。在主副墙防渗后,基坑的总涌水量有所下降,说明防渗墙取得了一定的效果。