坝前淤泥面加坝技术是宁夏南部黄土丘陵山区水库除险加固工程中普遍采用的一种施工方法。然而,这项已在工程实践中积累了大量施工经验的筑坝技术却存在理论研究相对滞后,缺少系统、完善的定量化研究成果指导工程实践等问题。实地调研发现,加坝坝体最大位移位于淤泥坝基和新填筑坝体的接触面,此处变形较大,沿着淤泥面易发生滑移破坏,是坝前淤泥面加坝的薄弱部位。论文以宁夏固原市西吉县南川水库坝前淤泥面加坝工程为研究对象,借鉴已有文献中土和结构接触面力学性能的研究成果,在参考实际工程勘察报告和施工组织设计的基础上,分析了淤泥土和新填土基本物理力学参数的差异性;通过改进常规直剪仪和电镜扫描仪,拓展并设计了淤泥-新填土接触界面剪切、电镜扫描试验方案,分析了接触界面的物理力学特性及微观结构特征;最后利用ABAQUS有限元软件建立淤泥土与新填土接触界面相互作用力学模型,对接触界面渐进剪切破坏的应力应变演化规律进行了数值模拟分析,并将该接触模型应用到实际工程中坝体稳定性分析,主要研究内容和结论如下:(1)对淤泥土、新填土基本物理力学参数测定表明:原状淤泥土含水率高;新填土粒径在0.3-50m范围内的含量有80.7%;在10-50μm范围内有61.92%;在>10μm范围有1.27%。而淤泥土粒径在0.3-50μm范围内的含量有72.7%;在10-50μm范围内有52.19%,在>100μm范围有10.7%,均属于粉质黏土。(2)由淤泥-新填土接触界面宏观剪切试验可知:相同压实状态下,随着淤泥含水率增加,接触界面的抗剪强度先小幅度减小,然后显著降低,界面黏聚力先增加后快速降低;当淤泥含水率相同时,随着压实度的增加,接触面抗剪强度明显上升,界面黏聚力增长幅度由缓变快,总体呈增大趋势。含水率和压实度(试验设置范围内)对接触面内摩擦角的影响相对较小。(3)淤泥-新填土接触界面电镜扫描的试验结果表明:不同压实度状态的淤泥土造成接触界面颗粒间胶结和土颗粒结构的改变,是影响界面抗剪强度增加的主要原因;随着剪切位移增加,接触界面土颗粒从独立分布的单粒结构的接触形式,逐渐发育成以面-面、边-面接触定向排列的薄片状结构,最终形成不易压缩的块状粒团结构。通过逐步回归分析,影响接触界面黏聚力、内摩擦角的显著变量分别为孔隙平均分形维数和孔隙平均孔径、定向概率熵,并建立了反映接触界面剪切强度特征与孔隙微结构参数之间相关性的回归方程,拟合精度较高。(4)对淤泥-新填土接触界面渐进剪切破坏有限元数值模拟计算显示:淤泥-新填土接触界面剪切试验不是一个单元体试验,随着剪切位移增大,接触界面和土样内部应力应变不断调整;剪切初期,界面压应力基本保持不变,界面剪应力快速调整,沿着剪切方向呈现两端大中间小的分布规律;随着剪切位移继续增加,界面剪力开始以滑动摩擦为主,且主要集中在两端,中间部分基本保持不变;整个接触界面是一个由两端向中间延伸的渐进破坏过程。实际工程中淤泥坝基和新填筑坝体接触界面剪切特性与模型试验结果基本一致。