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实践证明，拱坝是各种挡水坝中最为安全的一种。近年来拱坝的应用范围进一步扩大，体型日益多样化。主要表现在不利的坝址条件下修建拱坝，如在宽河谷、不对称和不规则河谷、岩石强度较低的坝基、断层与裂隙较多的坝基、河床有深覆盖层的坝基及风化、破碎较深的坝基上筑坝。由拱坝的受力特点可以看出，拱坝的稳定性主要是依靠坝肩两岸岩体来维持，因此，坝肩岩体的稳定直接关系到拱坝的正常运行与安全。特别是建造在复杂地基上的拱坝，对坝肩岩体局部地质缺陷的忽视很有可能引起拱坝的失稳破坏，对大坝的结构安全性造成严重影响，是拱坝设计中较为关注的问题之一。
本文结合实际工程，以某混凝土拱坝和地形整体为研究对象。首先研究ANSYS中三维非线性有限元分析方法在混凝土拱坝稳定分析中的应用；研究拱坝非线性分析中的材料和接触非线性理论、方法和实施技术。其次建立拱坝整体有限元模型，对坝体在不同工况下进行三维非线性有限元应力、位移及开裂计算分析。接着采用超载系数法、强度储备系数法和综合系数法等从不同角度分析坝体结构的稳定性，最后采用平面分层稳定分析法对数值计算法进行对比校核。
通过非线性有限元计算分析得出，拱坝整体应力满足设计规范规定的应力控制标准。对拱坝进行超载系数法计算，在不同超载荷载作用下其裂缝发展规律基本一致，首先沿坝基面在坝高方向发展，同时坝踵区的裂缝沿坝体坝厚方向扩展，最终趋于稳定。温降荷载对坝肩顶部裂缝分布有一定的负作用，但拱坝受到超载作用后能抵消部分温度荷载的作用，坝肩裂缝逐渐消失。随着强度储备系数的增大，拱坝抗滑稳定安全系数随之逐渐减小，基本呈现线性发展。同时，坝体位移也基本呈线性分布规律，但是，当接近临界抗滑稳定安全系数时，坝体位移明显表现为非线性发展趋势。文中不同的研究方法计算的坝体整体临界安全系数均不小于3.50，表明坝体有相当富余的结构安全度。本文希望对充分了解拱坝的结构安全度提供计算依据。