我国西南地区河谷深厚覆盖层是地质环境条件复杂下的重要特征之一。这些高山峡谷中的河流水力资源丰富,是我国重要的战略水资源储备地和水电基地,随着我国水利水电事业的进一步发展,修建在深厚覆盖层上的水利水电工程数量渐长。坝基渗漏损失及渗透变形是在深厚覆盖层上建坝的主要工程地质问题,其处理措施一直是工程界热衷研究的课题。其中,混凝土防渗墙作为覆盖层坝基防渗体广泛应用于工程建设中,然而对于防渗墙合理深度的确定仍没有具体的规范可依。如何既能保证坝基渗透稳定、工程安全运营,又可以在一定程度上缩短工期、降低成本,优化防渗方案设计,研究深厚覆盖层坝基渗透结构及防渗墙合理深度便成为需要解决的问题。本文通过收集大量西南地区水电工程勘察资料,结合相关文献的查阅,在统计分析62处河段河谷深厚覆盖层的基础上,总结了西部山区河谷深厚覆盖层的基本特征及发育分布规律,从透水性的角度,划分了3种主要的深厚覆盖层坝基渗透结构类型,采用基于实例建立的概念模型对不同渗透结构坝基天然渗流场进行了模拟分析,并针对不同渗透结构坝基进行了防渗墙深度研究,提出了防渗墙合理深度建议。本文最终取得以下主要研究成果:(1)通过对大渡河、岷江、雅砻江、金沙江等河流流域河谷深厚覆盖层基本特征及发育分布规律的研究,得出我国西部山区河谷深厚覆盖层在垂向剖面上具有成层性质,在发育分布规律上具有区域性分布的特点。(2)在对深厚覆盖层结构研究的基础上,结合西南地区水电工程实例,从第四系土石体透水性的角度,根据深厚覆盖层坝基强弱透水层的空间组合情况,划分了3种主要的深厚覆盖层坝基渗透结构类型,包括:(1)透水性近均一型;(2)透水性强中夹弱型;(3)强弱透水互层型。(3)采用基于实例建立的概念模型对不同渗透结构坝基天然渗流场进行了模拟分析,得出一些基本认识:透水性近均一型坝基地下水渗流场总体形态与渗透系数大小无关;透水性强中夹弱型以及强弱透水互层型坝基中弱透水层的截渗作用跟强、弱透水层的渗透系数比值有关,在弱透水层厚度一定的条件下,强透水层与弱透水层的渗透系数比值越大,则弱透水层的截渗效果越好。(4)总结了深厚覆盖层基础的防渗处理措施及其适用范围。在工程实际应用情况中,混凝土防渗墙因具有防渗性能好、地质适应性强等优点而被广泛采用。(5)运用数值模拟方法对不同渗透结构坝基进行了防渗墙深度研究。针对透水性近均一型渗透结构坝基,从局部渗透稳定的角度出发考虑,认为坝基内设置悬挂式防渗墙时存在一个最优深度,最优深度值取决于覆盖层的厚度,一般情况下防渗墙最优深度与覆盖层厚度之比在0.7左右;针对强弱透水互层型渗透结构坝基,认为防渗墙封闭表层及浅层强透水层时,能起到有效防渗的作用,当防渗墙深度进一步增加,其防渗效果并不显著提升。