随着土石坝被广泛应用于各大水利工程,其防渗加固、复杂地基处理及坝体稳定安全分析已成为众多学者的研究重点。混凝土防渗墙作为土石坝最常用的防渗结构,对其进行合理的结构设计、应力变形分析以及裂缝破坏机理等研究至关重要。由于复杂地形地质条件的影响,对建于覆盖层上的大坝,通过开挖、固结灌浆和振冲碎石桩加固等方式对地基加固处理,并进行合理数值模拟分析,对大坝安全性和可靠性是有必要的。同时坝体堆石料颗粒之间存在不同大小的空隙,在水荷载作用下易产生滑移等现象。因此本文考虑流变、湿化等影响因素,仿真分析大坝运行阶段的长期变形规律,为大坝监测和预防提供参考,主要研究内容有以下四点:(1)本文基于对土石坝中防渗结构的设计研究,通过初步设计混凝土防渗墙风化料坝,应用于云南省某水库拦河坝的设计,进行数值模拟计算,对坝体和防渗墙应力变形的云图规律和极值位置分布进行初步研究。得出坝体沉降云图基本呈现在防渗墙两侧对称的分布规律,应力云图在防渗墙两侧出现错动,符合一般土石坝云图变化规律。(2)基于振冲碎石桩加固地基机理和复合地基计算原理研究,对坝体右岸的覆盖层区域进行加固处理,通过设计两种计算方案,研究振冲碎石桩对大坝的影响。结果表明:加固地基相较于未加固地基,坝体和防渗墙的应力变形最值有明显的减小,说明振冲碎石桩加固地基对大坝有较好的改善作用。(3)基于三参数流变模型和湿化理论的研究,以建于复合地基上的混凝土防渗墙风化料坝为实例,考虑堆石料长期变形的影响,进行三维仿真模拟计算,研究大坝极值变化规律及坝体和防渗墙长期变形特性。得出流变随大坝运行年限的增加,坝体和防渗墙应力、位移最大值都有所增大,但基本于流变1年趋于稳定。因此,在流变和复合地基的综合影响下,模拟计算结果可预测大坝长期运行下的应力变形规律,通过加固地基改善坝体的运行环境,为实际工程的施工和运行检测过程提供合理参考。(4)基于混凝土防渗墙安全理论研究,通过对材料分区进行优化设计,以下游左岸块石区为基准,设计三种方案并分别进行模拟计算,分析混凝土防渗墙的安全性。