混凝土面板堆石坝现已成为世界上公认的一种比较经济的坝型,该坝型自20世纪80年代引入我国以来得到了蓬勃的发展,现已成为我国水利水电建设事业最具比选的坝型之一。近些年来,随着人们在强震、高寒、深厚覆盖层和复杂工程地质上筑坝,面板的变形、应力及周边缝、面板缝的止水结构就成为面板堆石坝安全的关键。如何尽量减小面板的变形、如何保证面板的应力在许可范围内、如何选择、设置止水形式使之适应缝的变形都是人们越来越关心的问题,因此,深入分析影响面板堆石坝面板及堆石料变形的影响因数,周边缝、面板缝和趾板缝的变形情况对于全面了解面板堆石坝的工作性能,确保坝体安全工作,以及为以后的面板堆石坝设计、施工提供技术参考等都具有重要的理论价值和实际意义。本文主要针对上述问题进行了深入研究,全文共分为两大部分。第一部分首先对面板堆石坝三维有限元计算本构模型进行总结分析,选出比较适合本文计算的本构。其次对混凝土面板堆石坝的应力变形特性进行分析总结,分析总结出堆石体及面板的应力变形特性规律及变形的影响因素、面板垂直缝及周边缝受力变形特点。最后建立九龙河某水电站混凝土面板堆石坝的三维计算模型,对水电站面板堆石坝在竣工期和蓄水期两种工况下的应力变形进行模拟计算。计算总结得出,该电站大坝是安全的,但在蓄水期面板上出现了较大的拉应力区,且最大拉应力已经超出了混凝土的最大承受值,在坝体的两侧靠近山体附近垂直缝的拉张较大,应采取措施改善面板及垂直缝的受力情况。第二部分是对水电站直线型混凝土面板堆石坝改为拱型混凝土面板堆石坝的可行性进行研究。主要是建立拱型混凝土面板堆石坝的三维计算模型,对坝体、面板、垂直缝及周边缝应力变形情况进行计算,并与直线型混凝土面板堆石坝的计算结果进行对比分析。结果表明以拱型混凝土面板堆石坝代替直线型混凝土面板堆石坝,可以有效地降低面板靠近两岸部位的拉应力区,且不显著增加面板中央部位的压应力,同时也有效的降低了垂直缝的拉开程度。因此,拱型面板堆石坝、折线型面板更有利于大坝的安全。本文的研究不仅为九龙河某水电站工程的安全、顺利进行打下了基础,而且本文提出的用拱型面板堆石坝代替直线型面板堆石坝的研究成果,可以作为其它同类工程的参考,具有重要的理论价值和实际意义。