基础岩体适应性对特高拱坝安全与稳定至关重要,作为重大工程的基础岩体,柱状节理岩体的复杂力学特性及其工程响应引起了广泛关注,是当前岩石力学与工程、水工结构学科研究的热点问题之一。充分掌握柱状节理岩体的力学性能以及坝基卸荷松弛演化规律,对于保障特高拱坝建基面岩体质量和坝-基长期整体变形稳定,具有重要的科学和工程意义。本论文围绕坝基柱状节理岩体适应性,以揭示特高拱坝柱状节理坝基变形稳定与加固机理为目标,开展了不规则柱状节理岩体的力学特性与本构模型、柱状节理坝基卸荷松弛机制、复杂坝基加固控制与整体稳定分析等研究。论文的主要研究成果如下:(1)提出了典型不规则柱状节理网络的构建方法。基于天然柱状节理岩体的断面及节理形态特征,提出了Lloyd松弛算法、规则度定量表征及节点闭合算法,建立了不同规则程度柱状节理网络的模拟方法。基于现场柱体平均直径、多边形边数分布和边长分布等几何统计指标,成功生成了以五边形、四边形为主的典型不规则柱状节理网络。基于离散元和节理变形张量,揭示了不规则柱状节理岩体可视为横观各向同性,等效力学参数的稳定尺寸取值为3 m×3 m。(2)建立了不规则柱状节理岩体的等效连续介质本构模型。基于节理变形张量一致性,将不规则柱状节理平面内的随机节理合理简化为三组节理,并提出了确定节理等效变形参数的方法。基于等效柔度法,考虑节理间距和连通率,以及错距节理的应力集中系数与强度修正,构建了包含贯通与非贯通节理的岩体等效连续介质本构模型。通过与离散元和现场成果的对比,该模型可较好描述不规则柱状节理岩体的各向异性力学特性。(3)揭示了柱状节理坝基卸荷松弛与加固控制机理。总结了柱状节理坝基四类典型的卸荷松弛特征,利用等效连续介质本构模型,基于现场监测和坝基开挖模拟,揭示了特高拱坝柱状节理坝基卸荷松弛模式与松弛机制。复核分析了柱状节理坝基防松弛以及坝基稳定的加固措施,综合考虑建基面应力规律和横缝开合状态,提出了河床坝基固结灌浆与大坝浇筑上升的控制时机。坝基表层松弛岩体对约束区廊道群的应力状况影响较小,大坝-基础整体稳定满足要求。