土石坝建造在水利工程中有着悠久的历史,和其他坝型相比较,土石坝造价低,因而被作为一种普遍使用的坝体类型。其中埋设于土石坝的坝下涵管是一种重要的输水建筑物,坝下涵管直接埋设于坝体,需要承受顶部坝体填土压力、地基不均匀沉降的影响,在与坝体填土接触部位还需要承受渗流冲刷的作用,破坏后会对工程造成严重的损失。一直以来,在土石坝的规划设计及参数分析中,通常偏重于渗流分析和稳定计算;对涵管的研究则偏重于涵管的受力、沉降的计算等结构计算分析。而对于在坝体稳定渗流期,涵管与坝体填土接触渗流的研究开展较少。本文为了研究坝下涵管周围接触渗流问题,介绍了渗流理论的发展历程和基本方法,建立了稳定渗流期坝体及坝下涵管三维有限元分析模型。通过对土石坝常见非线性问题分析模型的比较,最终确定摩尔-库伦模型作为本文土石坝有限元分析的本构模型。针对不同计算工况,分别建立了坝体及坝下涵管应力计算模型、坝体及坝下涵管三维渗流分析计算模型。根据所开展的工作得出了以下结论:(1)涵管所受应力及竖向位移计算上埋式涵管管顶垂直土压力时,应考虑涵管两侧土体的不均匀沉降的“拖曳摩擦”作用所带来的应力增加。涵管顶部所受竖向应力呈不均匀分布,在涵管上方,随着距离涵管顶部中心线的距离的增加,涵管顶部所受到的竖向应力增加。在涵管外侧,竖向应力先减小后增加,逐渐趋于稳定。随着距离涵管中心线距离的增加,涵管顶部竖向位移逐渐增加,之后逐渐趋于稳定。(2)无截水环时涵管周围渗流涵管周围土体渗流速度、渗流量随涵管周围土体渗透系数的升高而增大,当不设置截水环时,即使涵管周围土体的渗透系数有所变化,但沿程渗透坡降几乎无变化,而仅在渗流出口处,渗透坡降随着涵管周围土体渗透系数的增大而略有减小。(3)截水环对涵管周围渗流场的影响涵管增设截水环可以有效降低涵管周围渗流速度、渗流量,降低涵管周围渗流出口处的渗透坡降,对预防涵管周围土体接触冲刷的发生起到重要作用。截水环的效果也跟截水环的尺寸和数量有关,在一定的尺寸和数量范围情况下,截水环的数量越多、尺寸越大,其防止涵管周围渗透破坏的效果也越好。超过一定的尺寸和数量后,截水环的影响效果差别不大。