随着我国水利水电事业的不断发展,我国土石坝无论是数量还是高度都有了显著增加。然而这些大坝大多数位于地震较为强烈的西南地区,一旦失事将造成难以估计的损失。因此土石坝的安全问题也就凸显地尤为重要。坝体变形是土石坝安全评价中的核心问题之一。而目前,有限元法是土石坝变形计算和安全性评价的主要手段。传统有限元法通常采用室内试验确定的均一土石料力学参数进行计算分析。但从现场施工的实际情况来看,在相同坝料分区中土石料的岩性、风化程度和填筑质量均存在差异,导致了同一坝料分区的材料力学参数在空间不同位置的数值存在差异,这表明坝体的力学参数具有一定的空间变异性。此外,现场勘测结果表明由于地震引发山体滑坡所形成的堰塞坝,内部存在更为明显的架空现象,其土体颗粒级配和干密度等指标具有很强的离散性。由此可见,无论是人工填筑的大坝还是地震形成的堰塞坝,其内部的材料力学参数都具有空间变异性的特征。而在传统的有限元计算分析中无法考虑这种力学参数空间变异性的特征,使得计算结果与观测结果存在一定的差异。因此,本文采用空间随机场理论建立土石坝筑坝材料参数的随机场有限元模型,并进行了土石坝的随机有限元分析,从而得到土石坝材料参数空间变异性对坝体位移的影响,为土石坝的设计和施工提供新的分析方法。本文将针对观音岩水电站右岸心墙土石坝和红石岩堰塞坝进行了材料力学参数空间变异性随机有限元静力分析。主要的研究内容如下:1.采用协方差矩阵分解法构建观音岩土石坝二维随机场模型,研究网格模型尺寸对土石坝随机有限元计算结果的影响;2.研究不同随机场样本容量对土石坝计算结果的影响规律,并确定合适的随机场计算次数;3.采用协方差矩阵分解法构建红石岩堰塞坝三维随机场模型,确定了相关距离和力学参数的统计特征;4.对观音岩土石坝和红石岩堰塞坝分别进行二维和三维随机场静力分析,确定两种坝体沉降的统计规律。