混凝土重力坝在高蓄水水头作用下坝基岩体、坝体混凝土易出现损伤破坏,且应力、渗流以及损伤三者之间存在着动态的、相互的影响,采用数值分析手段研究重力坝在渗流-应力-损伤耦合作用下的损伤破坏行为具有非常重要的意义。然而基于渗流-应力-损伤耦合作用的重力坝损伤破坏分析的已有研究,主要是针对坝体开展的,缺乏将渗流-应力-损伤耦合用于分析坝基及整个重力坝损伤破坏的研究;且已有研究未考虑损伤的累积过程、损伤的不可恢复特性及坝体材料的非均质性等对损伤演化的影响;此外,还存在采用等效随机力学表征材料非均质性时,缺乏选择参数的依据方面的不足。针对上述问题,本文提出了基于参数非均质的重力坝渗流-应力-损伤耦合模型及实现方法,经深入研究主要取得如下成果:（1）针对目前重力坝坝体渗流-应力-损伤耦合研究均假设材料为均质条件现状,提出非均质重力坝（包含坝基与坝体）渗流-应力-损伤耦合数学模型。现有的重力坝渗流-应力-损伤耦合研究,主要集中在均质坝体损伤演化分析方面,缺乏针对坝基岩体的渗流-应力-损伤耦合方面研究。为此,首先建立了混凝土、岩体为多孔介质的渗流-应力耦合数学模型;其次,基于岩体损伤演化模型、损伤-渗流耦合数学模型,提出考虑材料非均质性的坝基渗流-应力-损伤耦合数学模型;同时,基于混凝土损伤演化模型、损伤-渗流耦合数学模型,提出考虑材料非均质性的坝体渗流-应力-损伤场耦合数学模型;最后,编写了混凝土、岩体渗流-应力-损伤耦合偏微分方程组并将之嵌入有限元COMSOL程序中,为采用数值分析手段开展重力坝在渗流-应力-损伤耦合作用下的损伤演化探究提供了理论与技术支持。（2）针对目前重力坝渗流-应力-损伤耦合研究未考虑蓄水过程对损伤的累积影响、未体现损伤的不可恢复特性等不足,提出重力坝动态损伤演化分析方法。针对现有对重力坝渗流-应力-损伤耦合作用下的损伤破坏研究,通常将边界条件设置为与不同蓄水水位水头有关的应力、渗流边界,以致无法考虑损伤的累积过程;且不同蓄水水头下应力、应变状态不同,结果造成低蓄水水头下存在的损伤区在高蓄水水头下消失或减小现象。首先,将损伤设置为因变量,即将损伤假定为随蓄水水头抬升而增大或保持不变;其次,计算损伤的累积过程中将数值分析程序中的应力边界及渗流边界均设为动态递增水头边界。（3）针对当前对重力坝坝体混凝土渗流-应力-损伤耦合研究时,通常将坝体混凝土视为均质材料,且均是在不高于正常蓄水水头下开展的损伤研究现状,提出了考虑非均质坝体在超载蓄水水头作用下的渗流-应力-损伤耦合研究理论与方法。现有的重力坝坝体渗流-应力-损伤耦合研究是基于坝体材料均质条件下展开的,未考虑由于骨料颗粒、孔隙分布不确定性造成的混凝土材料非均质性这一重要特性;且损伤区及损伤系数均在正常蓄水位以下的蓄水水头下获得,未考虑超载蓄水水头对坝体损伤的影响,无法获取坝体混凝土在超载时坝体损伤演化规律及坝体的安全储备性能。为此,首先,将应力、渗流边界设置为动态上升水头,探究了材料为均质时坝体在渗流-应力-损伤耦合作用下的动态损伤破坏规律;其次,采用MATLAB程序编写了Morris全局敏感性方法,分析了坝体变形、损伤受混凝土物性参数影响的敏感性排序,为选择表征混凝土非均质性的力学参数提供理论参考;再次,基于COMSOL程序与MATLAB程序联合仿真,实现了坝体混凝土材料的非均质性建模,并探究了材料非均质时坝体在渗流-应力-损伤耦合作用下的损伤、裂纹演化规律;再者,对非均质坝体混凝土弹性模量削减演化过程、混凝土渗透系数演化过程进行了分析;最后,为了探究材料均质度对损伤演化规律的影响,对比分析了形状参数m为不同取值时坝体损伤分布规律。（4）针对目前重力坝坝基在渗流-应力耦合下的渐进破坏模拟研究中,常采用的岩体本构模型无法反映岩体的脆性破坏行为与过程的不足;以及已有针对重力坝坝基进行损伤演化的研究中,缺乏考虑蓄水水头上升对坝基损伤的累积影响过程的不足,提出了考虑非均质坝基在超载蓄水水头作用下的渗流-应力-损伤耦合研究理论与方法。目前针对重力坝坝基在渗流-应力耦合下的渐进破坏模拟研究中,岩体本构模型常采用Mohr-Coulomb弹塑性、Druck-Prager弹塑性本构模型;然而这些本构模型均无法反映岩体的脆性破坏行为与过程,故无法描述坝基岩体损伤后损伤对岩体刚度、渗透性能的影响;同时缺乏基于损伤理论研究坝基岩体在渗流-应力-损伤场耦合下的损伤破坏研究;且已有针对重力坝坝基进行损伤演化研究中,未考虑蓄水水头上升对坝基损伤的累积影响过程。为了弥补上述不足,开展了如下工作:首先,研究了岩体损伤演化模型、渗流-损伤耦合模型,提出了非均质坝基渗流-应力-损伤场耦合数学模型;其次,基于非均质岩体多场耦合模型开展了非均质坝基岩体损伤演化行为研究,并对比了岩体材料为均质与非均质时,坝基岩体损伤演化的异同;再次,采用基于Druck-Prager本构模型研究了坝基岩体的塑性区演化过程,同时采用强度折减法与超载安全系数法分别对坝基抗滑稳定性进行了分析;此外还采用MATLAB编写了Morris全局敏感性分析程序,结合强度折减系数方法研究了主要软弱岩层对坝体抗滑稳定性的影响,可对坝基加固方案选择提供理论参考;最后,对比了两种本构模型下的坝基岩体塑性贯通区与损伤贯通区的异同。（5）针对含裂隙的坝基岩体数值分析研究中缺乏建立含真实裂隙坝基模型进行有限元数值分析的研究的不足;且上述进行渗流-应力-损伤场耦合研究时坝基模型未考虑交错软弱岩层、裂隙对坝基损伤演化的影响。为此,提出了将渗流-应力-损伤耦合模型应用于整个非均质重力坝结构应用研究。目前采用有限元数值分析程序考虑坝基裂隙体的研究,大都采用等效模型方式间接考虑裂隙体的影响,未能根据真实裂隙分布规律建立数值计算模型;且上述行渗流-应力-损伤场耦合研究的坝基模型较为简单,未考虑交错软弱岩层、裂隙体对坝基损伤演化的影响。本文以我国西南地区某混凝土重力坝工程为例,基于NURBS-B-Rep-TEN混合数据结构与现场实测的裂隙分布数据,建立了含随机圆盘裂隙体的三维坝基地质模型。经过转换处理,将地质模型转换为有限元模型。在某纵剖面上,考虑材料（坝体混凝土、坝基岩体）为非均质时重力坝（包含坝体与坝基）在渗流-应力-损伤耦合下的损伤演化规律进行了分析研究,结果表明:考虑交错断层的坝基易出现损伤区贯通,坝体与坝基安全储备性能均较低;不同的坝体断面形式得到的损伤初始产生部位、断面破坏形态不同。