本文从重力坝破坏机理出发，探索设计重力坝断面的优化方法，在重力坝靠近上游面的适当位置施加预应力，从而减小或抵消坝踵拉应力，达到减小坝体断面面积的目的。本文以研究裂缝为主的断裂力学理论为基础，假定坝踵部位本已有裂缝存在，用有限单元法计算出反映裂缝尖端应力场强度的物理量，即应力强度因子。在裂缝尖端周围布置具有奇异性的单元，即八节点等参退化三角形单元，能很好地符合裂缝尖端应力奇异性的特性。应力强度因子求出后，结合材料的断裂韧度，运用断裂判据，判定裂缝的稳定性，从而达到判定坝踵稳定的目的。 　　本文通过计算不同坝高、不同下游坝坡等坝体断面参数对应的坝踵裂缝尖端应力强度因子及其周围应力值；另外，调整施加预应力值大小，施力位置等情况，看其对坝踵裂缝尖端的应力强度因子及其周围应力值的影响，寻找规律，最终找到弥补重力坝缺陷的方法，并得到一些对设计重力坝有意义的结论。 　　最后探讨一下预应力技术应用于空腹重力坝上的情况，为空腹重力坝设计优化断面提供数据参考。由于腹孔的存在，坝踵应力奇异性更为严重，施加预应力有利于增加坝体抗滑稳定。结果分析说明，预应力对坝踵处裂缝尖端应力强度因子K，及其周围应力的影响比较明显，趋势都是随着预应力的增大而逐渐缩小。施加预应力有利于使坝体断面面积已减小的空腹重力坝满足稳定和应力要求，同时使坝体材料强度得到充分发挥，并且有利于满足大坝设计的安全稳定和经济性。另外运用预应力技术设计空腹重力坝时，应该考虑到下游坝坡局部区域可能出现拉应力的情况，应在相应部位采取措施，以防拉裂成缝。