近年来,我国高混凝土坝建设进入新阶段,相继建设一批300m级的高混凝土坝。高坝建设难度大,技术问题突出。其中坝体混凝土的温度裂缝是关键的技术问题和难题之一。目前尚无成熟的设计方法、技术、规范和经验可供借鉴。进行这一问题的研究,探索高混凝土坝的温度裂缝机理与仿真分析,能为工程的安全提供保证,具有重大的科研价值和经济社会效益。本文针对混凝土坝的温度裂缝问题进行了深入的探讨,开展了混凝土结构的热力学和混凝土材料特性的细观力学研究、结构裂缝的断裂力学分析、高混凝土坝的时空写实仿真分析以及坝体裂缝的稳定性分析,取得的主要成果如下：(1)综述了混凝土坝开裂问题的研究方法,混凝土材料的宏观力学本构、细观损伤与断裂、温度应力场时空写实仿真分析的意义和国内外的研究现状,指出研究中的若干关键科学技术问题,并对本文的主要研究内容进行了介绍。(2)基于含冷却水管的复合单元法思路,前处理网格划分时不必离散冷却水管,考虑水管中冷却水的沿程温度上升以及混凝土的动态浇筑仿真分析,实现了含冷却水管的大体积混凝土结构的温度场动态浇筑仿真与反馈分析。模拟了含冷却水管的混凝土柱体以及含多层弯管的大体积混凝土浇筑块模型的通水冷却效果,并实现了小湾拱坝22#坝段施工期温度场仿真与反馈分析的应用。(3)对混凝土材料进行了细观力学的研究,实现了球形骨料的生成以及投放,提出了含球形骨料的混凝土三维细观数值试件网格生成的单元切割法。并且实现了随机凸多面体骨料的生成,以及混凝土三维细观数值试件等效弹性模量的细观力学分析。利用弹黏塑性损伤理论,对混凝土三维细观数值试件进行了单轴压缩情况下的细观损伤力学研究。最后,进行了混凝土标准立方体试件的全应力应变力学试验,揭示了混凝土试件受载时的力学规律和破坏过程。(4)建立了静态裂缝分析的复合单元法模型,对于含裂缝的结构,定义含裂缝的单元为复合单元,裂缝面将复合单元分成子单元,通过结点上的多套位移分别来插值子单元的位移。该模型的优点是：网格中不必离散模拟裂缝,前处理简单。同时,计算了裂缝尖端的应力强度因子。通过算例验证了复合单元法的结果与有限元及解析解相近,从而表明了复合单元法在静态裂缝分析中的适用性。(5)建立了裂缝动态扩展分析的复合单元法模型,以最大周向应力理论为扩展判据,并计算裂缝尖端的开裂方向,实现裂缝动态扩展的模拟。复合单元法模拟裂缝动态扩展时不需要重新划分网格,具有较大的优势。算例表明了复合单元法在裂缝动态扩展分析中的优越性。(6)研究了混凝土坝的时空特性演化写实仿真分析。首先介绍了温度场、应力应变场、坝基岩体开挖松弛场的时空写实仿真分析方法。然后介绍了实施高混凝土坝写实仿真分析的关键技术。最后在小湾工程应用中,建立了超大规模的三维整体有限元模型,对小湾混凝土拱坝/坝基整体模型的施工期以及运行期的全过程进行了写实仿真分析。研究成果表明：拱坝的温度、变形和应力的仿真计算成果均与监测值接近,仿真计算成果较为真实地反映了拱坝物理力学场的演化规律,在此基础上对坝体和坝基的工作状态进行了分析与评价。(7)采用隐含裂缝单元来模拟坝体的裂缝。首先,从坝体混凝土材料的实际抗裂性能、施工期的温度场仿真、应力应变场仿真等方面分析了坝体裂缝的成因。小湾混凝土拱坝的裂缝主要是由于横缝封拱灌浆之前二冷时,温度下降引起过大的拉应力所致。然后,分析了高水位工况下坝体现有裂缝的工作状态。最后,结合精细子模型同步仿真的方法,对21#和25#坝段进行了子模型的分析。分析成果表明：随着水位的上升,裂缝面逐渐受压,裂缝下尖端应力强度因子有减小的趋势,裂缝整体处于压紧、闭合、稳定状态。最后,总结了本文的主要研究成果,并提出了今后尚待深入研究的若干问题。