随着优良坝址的逐渐减少,水坝工程不得不建设在一些地质条件复杂的深厚覆盖层之上,如大渡河干支流、金沙江中上游、怒江中上游、西藏和新疆的一些河流都存在深厚覆盖层问题。它们主要表现为成因复杂,岩土层不连续,在纵横方向上岩土性质差异较大,具有较大的不均匀性,因此在深厚覆盖层上筑坝将面临很多新的问题和挑战。鉴于此,沥青混凝土心墙堆石坝作为一种能较好适应复杂地基的坝体得到了越来越多的重视和发展。堆石坝各部在覆盖层上的变形与应力应变问题是涉及大坝安全的重要因素,也是设计论证阶段最关心的问题。而对于复杂地质环境下的大坝设计论证,三维静力分析计算是最大限度地利用有限资料进行安全评估的重要手段之一,因此,对堆石坝三维静力分析的方法研究并运用于工程实例有着重要的意义,也是一个非常值得研究的课题。冶勒堆石坝是目前国内覆盖层最厚、沥青混凝土心墙最高、建设条件最复杂的水坝工程,同时也是迄今为止监测手段最多样、监测元件最完善、监测数据最丰富、监测时间最长的水坝工程。而利用运行十年以上的监测数据和三维静力分析结果进行系统对比分析,进而校正模拟成果的工作目前尚鲜有人为之。本文在查阅学习大量国内外资料的基础上,以冶勒堆石坝为依托,分别采用邓肯-张非线性模型和南京水利科学院双屈服面模型对其进行三维静力分析计算,计算结果显示两者大致相似,但邓肯张模型的变形更大。将计算结果与冶勒水电站运行十年的监测资料进行比对分析,发现无论是哪种本构模型,均与监测数据有所差异,特别是大坝的沉降远远大于模拟结果。为找出计算结果与实测结果出现偏差的原因,本文继续从本构模型的合理性、沥青混凝土材料的特性、参数的取值等角度出发,深入分析其差异,判断出现差异的原因,并结合上述两种本构模型创新性地提出了更为合理的计算方法,对类似堆石坝工程的设计论证有一定的借鉴和指导意义。本论文主要研究内容和成果如下：(1)系统地介绍了目前能较好地描述堆石坝岩土体变形的本构模型——邓肯-张非线性模型和南京水利科学院双屈服面模型,从理论上对二者进行了较为全面的阐述和对比分析；(2)深入研究冶勒坝址区工程地质条件,发现坝基左右岸基础严重不对称,左岸山体雄厚,基岩裸露；右岸覆盖层深厚,最大厚度超过420米,自下而上可细分为5层,其中II层和Iv层为相对隔水层；通过三轴试验获取了相关材料及岩土体参数；(3)利用Visual Studio软件二次开发邓肯-张模型和“南水”模型,植入FLAC3D软件中,完成本构的程序化；(4)在充分研究坝址区地形地貌及堆石体设计参数后,利用三轴试验参数,建立坝址区三维模型,分别采用邓肯-张模型和“南水”模型对其进行模拟,计算结果显示大坝的最大水平位移分别为39.8cm、29.1cm,最大沉降值分别为127.8cm、92.7cm,邓肯-张模型模拟结果较“南水”模型更大,二者局部均出现应力集中的现象,但都在安全范围之内；(5)全面分析冶勒电站运行十年以来的监测数据,排除失效和监测结果有明显错误的元件结果,显示大坝的最大水平位移为34.3cm,最大沉降为160.6cm,水平位移较模拟结果相近,沉降值远远大于模拟值,模拟结果偏于不安全,但邓肯-张模型的模拟结果与实测值更为接近；(6)研究分析上述两本构模型自身的局限性,同时绘制冶勒大坝16号沥青混凝土材料试样的应力应变曲线,发现对于堆石坝坝体的模拟采用邓肯张模型更为合适,但对于沉降量较大的沥青混凝-土心墙而言恰好“南水”模型更为合理；(7)分析本构模型的参数敏感性,各参数敏感性按φ、Rf、c、K、F、n、G、D顺序减小,其中φ、Rf、c通过三轴试验易于获得且误差较小,但K值由于仪器量程精度的关系容易出现非常大的误差,对敏感性较高的参数φ、Rf、K采用免疫遗传法进行反演,获得更为接近实际的材料参数。(8)利用反演参数建模,采用邓肯-张模型与“南水”模型相结合的方式进行模拟,计算结果最大水平位移为35.2cm,最大沉降值为163.6cm,结果与实际值更为接近,模拟结果较为理想。