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随着我国水利水电工程建设的不断发展，越来越多的工程坝址不得不面对深覆盖层地基问题。在深覆盖层地基条件下，许多大型工程的施工围堰仍采用高土石围堰，其堰体防渗采用复合土工膜，地基防渗则采用混凝土防渗墙。不少工程经验表明，对于这种围堰结构型式，堰体和深覆盖层地基的渗流特性及应力变形特性是影响围堰工程安全的关键问题。本文以某拟建的大型水电站的高土石围堰工程为依托，采用理论分析及有限元分析方法，进行了深厚覆盖层地基高土石围堰的渗流特性及应力变形特性研究，以便为该高土石围堰工程设计方案的选择提供依据。 本文首先结合若干典型工程实例，系统分析总结了深厚覆盖层地基高土石围堰的渗流特性和应力变形特性，以及深厚覆盖层对于高土石围堰应力变形的影响机理；然后，结合此类围堰的施工及运行特点，分析了复合土工膜防渗体的渗流计算模型，研究了复合土工膜防渗体土石围堰的渗流有限元分析方法，分析了深厚覆盖层地基土石围堰的材料(堰体及覆盖层土体、防渗墙混凝土、复合土工膜)本构模型，并研究了深厚覆盖层地基高土石围堰应力变形的有限元计算模型及分析方法。最后，基于上述理论分析成果，针对依托工程，结合其不同的围堰断面设计方案(方案2～方案5)，进行了各典型工况的围堰渗流有限元分析；针对不同的围堰覆盖层下部基岩及防渗培渗透系数变化情况，进行了围堰渗流的敏感性分析：进行了各典型工况的围堰应力变形有限元分析；针对不同的覆盖层及防渗墙物理力学参数变化情况，进行了围堰应力变形的敏感性分析。研究结果表明：(1)设计采用土工膜与塑性混凝土防渗墙联合防渗方案是合理的，其防渗效果是显著的；就各断面方案围堰的单宽渗流量、出逸点最大渗透坡降及出逸点高程而言，大坝基坑开挖坡比对其影响相对较大，堰趾与基坑边缘水平距R对其影响相对较小，防渗墙及基岩的渗透系数对其影响较大。(2)在围堰蓄水(挡水)期，由于水压力的作用，各断面方案的防渗墙底部在各工况下均出现了较大的拉应力，因此建议设计选用“高强低弹”的塑性混凝土材料；大坝基坑开挖坡比及堰趾与基坑边缘水平距R对堰体应力变形的影响均相对较小；防渗墙弹性模量对堰体水平位移及垂直位移影响不大，但对堰体大、小主应力的影响较为明显；防渗墙与两侧土体之间的内摩擦角对堰体水平位移及垂直位移影响不大，但对堰体大、小主应力会产生一定的影响，随着防渗墙与两侧土体之间内摩擦角的增大，堰体大、小主应力均有一定程度的增加。（3）从控制围堰渗流、改善围堰应力变形状态以及减小基坑开挖量等角度综合考虑，方案5相对较优，即大坝基坑开挖坡比可采用1:3，堰趾与基坑边缘水平距R可取50m。 本文的研究成果，可为所依托的高土石围堰工程选择设计方案提供依据，并可为类似工程优选围堰设计方案提供参考；本文的研究方法，可为类似工程问题的研究提供借鉴。