在西部大开发战略中,水能资源的开发是一项重要而艰巨的任务。根据国家的规划,近期开发的重点是在西南、西北河流的中上游地区兴建一批骨干大型水电站,以满足西部经济建设及西电东送的需要。由于这些河段大都处于高山峡谷,其地形陡峻地质条件复杂,而且工程规模雄伟,需要建设一批高坝,以形成大水库、大电站,作为国家重要的能源基地。随着这些工程的规划和建设,越来越多的高坝将修建在地质构造复杂的地基上,为了保证工程的顺利建成及安全运行,必须解决好高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。模型试验中,近年来地质力学模型试验在模型材料、模拟技术和试验方法等方面取得了突破性进展,特别是变温相似材料的研制成功,解决了在一个模型上实现强度储备法的难题。本文查阅了近年来地质力学模型试验的许多资料,对模型试验的方法进行了总结,并结合锦屏一级高拱坝坝肩坝基的地形、地质特征,以及对稳定起控制作用的断层、裂隙的分布状况,运用三维地质力学模型破坏试验来研究坝肩坝基稳定。试验抓住影响大坝安全的主要矛盾,根据岩体力学参数及结构面参数,研制出了适合锦屏工程地质条件的变温相似材料进行模拟,采用强度储备和超载相结合的综合法进行破坏试验研究。通过研究获得以下成果:(1)锦屏一级工程坝基坝肩综合稳定安全度,其值为4.68～4.94,由此评价了工程坝基坝肩的安全性;(2)坝肩抗力体的破坏过程、破坏形态及破坏机理,得出了工程的<WP=3>薄弱环节,提出了对工程加固处理措施的建议;(3)两坝肩抗力体表面位移分布及变化特性,了解了坝肩坝基的变形稳定性;(4)断层、蚀变带相对位移分布及变化特性,掌握了主要地质构造的变形稳定性;(5)坝体的变位分布及变化特性、坝体应变分布及变化特性。试验成果为工程的设计和施工提供了重要依据。本文还对试验过程中地震荷载对试验成果的影响进行了探讨。利用美国通用有限元分析软件ANSYS进行了非线性结构分析,并对其作出了相应的评价。由数值计算分析得到地震荷载对模型试验成果的影响程度:对变位的影响约为23.8%,对主拉应力的影响程度约为24.0%,对主压应力的影响程度约为23.3%。