由于开发条件等因素的限制,越来越多的水工建筑物将不可避免地修建在深厚覆盖层地基上。而对于修建在深覆盖层地基上的土石坝,大坝建成后,合理地分析渗流场与应力场的分布对正确评价坝体及坝基稳定具有重要的意义。实践证明,坝体及坝基土体中的渗流场与应力场之间存在相互作用,而渗流场与应力场的非线性耦合分析正好可以充分满足这样的研究要求。目前,较多的研究偏重于裂隙岩体的渗流场与应力场的耦合问题,而对孔隙介质材料的非线性耦合研究则相对较少。本文首先基于渗流场与温度场计算理论的相似性,实现了用ADINA软件的热分析模块计算模拟土石坝的渗流问题。其次,利用ADINA软件友好的开发平台,对其进行邓肯—张E ? B材料本构模型的二次开发,使其能够应用于土石坝的三维有限元应力变形计算模拟。并且,在应力变形计算中,应用软件的单元生死功能、时间函数、时间步的联合设置来模拟土石坝分层填筑的施工过程及分期蓄水的蓄水过程,采用软件中的面—面接触单元模拟了覆盖层与防渗墙之间的接触。最后,探讨了土石坝渗流场与应力场相互作用的耦合机理,建立了土石料渗流场与应力场耦合分析的非线性数学模型,并在大型有限元软件ADINA上实现了双场耦合计算。通过对金元水电站均质土坝的双场耦合分析,同时对是否考虑耦合两种情况下坝体及坝基深覆盖层渗流场及应力场的计算结果进行了对比研究,分析了考虑耦合情况后,坝体、坝基深覆盖层的渗流及应力变形的变化规律。结论表明,考虑双场耦合情况的计算结果更加接近工程实际。本文所建立的模型及提出的方法,为深覆盖层地基土石坝的渗流、应力变形有限元计算及渗流场与应力场的耦合分析奠定了必要的理论基础,所获成果对类似工程问题的研究具有重要的参考价值。