大坝与地基的整体稳定性问题历来都是设计和地质专家关注、重视的问题。随着坝高的迅速增加,现代重力坝设计理论认为,不仅要控制重力坝沿坝基面的抗滑稳定性,更要研究大坝与地基整体的稳定性问题,并且后者更为重要。为了解决重力坝与地基的整体稳定性和安全性,数值分析与物理模型是解决上述问题的两种有效途经。当前国内外许多重大工程均采用计算分析与试验研究相结合的方法,充分发挥各自的优势,并相互验证和互为补充,以此全面分析论证工程重大技术问题。本文查阅了近年来地质力学模型试验的相关资料,对模型试验的理论和方法进行了总结,并结合武都碾压混凝土重力坝坝基的地质特征,以及对稳定起控制作用的缓倾角断层和层间错动带的分布状况,以三维地质力学模型破坏试验为主要手段,配合有限元计算,对武都重力坝的18#和19#两个坝段的整体稳定性进行了研究。通过研究获得以下成果:(1)武都碾压混凝土重力坝18#坝段的超载安全系数为KP=2.2,19#坝段的超载安全系数为KP=3.0。有限元计算得到的18#坝段超载安全系数为KP=2.5,19#坝段超载安全系数为KP=3.2,由此评价了工程坝与地基系统的安全性;(2)研究了坝基岩体的破坏过程、破坏形态及破坏机理,得出了工程的薄弱环节,研究结果显示,上游坝蹱、下游坝趾及地基中的断层是工程的薄弱部位,是加固处理的重点;(3)根据大坝与地基变形分布特性分析,得到了大坝与地基的水平及竖直向位移的分布规律,坝顶顺河向位移最大,其中19#坝段的坝顶位移大于18#坝段;坝蹱和坝趾竖直向位移较大,同时软弱结构面,如10f2,f114,f115的相对变位也比较大;(4)根据上述分析,建议工程对上游坝蹱、下游坝趾及地基中的软弱结构面进行加固处理,对表面的软弱结构面采取挖除回填,对深部软弱结构面可采取固结灌浆、混凝土塞置换等加固处理措施。