深厚覆盖层结构不均匀且成因复杂,是一种地质条件差且复杂的地基,这就使得在深厚覆盖层上修建水利工程难度增大,工程建设时需重点考虑工程变形和深厚覆盖层防渗措施。本文以弄利措水库上坝址沥青混凝土心墙砂砾石坝为例,主要开展了工程地质条件分析、垂直防渗体系渗流数值模拟、坝体及覆盖层材料参数敏感性分析、坝体填筑方案优化、坝体及防渗体系应力应变模拟等研究工作,旨在揭示坝体及覆盖层渗流、应力应变特性,为同类工程提供理论参考。主要研究内容及结论如下:(1)基于Geo Studio软件,对坝体及覆盖层垂直防渗体系进行了2维渗流数值模拟。结果表明:沥青混凝土心墙上游坝体内部浸润线随上游水位变化而升降,下游坝体内部浸润线受水位影响较小,且均低于下游排水层;采用全封闭防渗墙方案后,坝体及坝基渗流量大幅降低,渗流得到有效控制;坝体心墙及坝基防渗墙处水头差较大,渗透比降大,且小于规范允许值,即满足渗透稳定要求。(2)基于邓肯E-B本构模型,充分考虑坝体填筑材料及覆盖层材料的非线性特性,开展了坝体及覆盖层材料参数敏感性分析。结果表明:当材料参数降低时,坝体及覆盖层沉降量增大,而坝体及覆盖层材料参数在建议值上下浮动10%时,坝体及覆盖层沉降量均小于坝高的1%,可选用参数建议值进行后续章节计算;坝体最大沉降量出现在心墙基座下游附近,坝体顺河向位移基本以坝轴线为中心对称分布,上下游最大位移出现在心墙与上下游坝坡坡脚中间部位;覆盖层最大沉降出现在覆盖层与坝体交界处,覆盖层顺河向位移基本以坝轴线为中心对称分布,上下游最大位移均出现在坝坡坡脚底部。(3)建立ADINA二维模型,计算分析不同分层填筑方式下竣工期坝体和覆盖层的变形和应力变化,结果表明:填筑层数越多,填筑时间越长,相应坝体的沉降和应力值越小;当填筑过超16层后,填筑层数对坝体的应力影响不显著。采用24个填筑步,每一步填筑对应的沉降量比较均匀,总的沉降量增长未出现过大或过小的情况。比较而言,在第19层填筑之前的沉降量相对较大,占总沉降的91.02%,此阶段相应的坝体填筑高度的0～30.4m,为总坝高的78.4%。(4)建立ADINA三维模型,进行三维有限元静力计算分析,结果表明:坝体、心墙和防渗墙沿坝轴线的变形不对称,左岸一侧的变形明显大于右岸一侧的变形,其主要原因是由于坝基深厚覆盖层较软,而且左岸一侧深,右岸一侧相对较浅,差异明显,在坝体自重及水荷载作用下,坝体、心墙和防渗墙会整体出现略微左倾变形趋势。心墙和防渗墙由于基岩的顶托作用,变形较小,尤其是在接触边缘位置。