土石坝是一种古老的坝型,也是当今世界最高的坝型,由于它施工简单、造价便宜并且能适应复杂地质条件等优点,已成为坝工界的主导坝型。随着坝体高度的增加,仅限于渗流和稳定计算已经不能满足现代坝工设计的要求,应力和变形的分析成为大型土石坝设计的合理补充。对土石坝进行应力和变形分析的最有效、最准确的方法是有限元法,本文基于上述目的对有限元计算软件ANSYS进行二次开发,使其具备土石坝的有限元分析的功能。在土石坝的有限元计算分析中,关键和难点是准确描述土石坝材料的本构关系,而ANSYS中却没有适合土石坝计算的数学模型。本文在综合分析非线性弹性模型与弹塑性模型的基础上,选用邓肯-张E ? B模型作为土石坝有限元计算的数学模型。进行二次开发时,利用ANSYS的生死功能模拟坝体的施工过程,在每一步计算前,利用上一步的计算结果,首先通过规定的合理的加卸荷判断标准,对坝体单元进行加卸荷状态的判断,以选用合适的弹性模量计算公式,并通过修改本步计算的弹性模量和体积模量进行整体刚度矩阵的修改,进行邓肯-张E ? B模型的模拟;利用ANSYS自身的非线性求解方法进行计算后,开发相应的后处理程序,对坝体位移进行修正,得到工程概念下的累积沉降和水平变位。经实际算例和试验数据对比,证明本程序计算结果与理论结果吻合较好,计算精度和效率较高。另外,通过100m均质堆石坝的算例验证,竣工期和蓄水期的最大竖直沉降分别为50.8cm和53.4cm,占坝高的0.51%和0.53%,发生在坝轴线高程1/3～1/2处,说明数值合适,分布趋势合理。最后采用本程序对观音岩混合坝工程进行了三维非线性有限元分析,得到了可用于指导工程设计的计算结果。