越来越多的高土石坝正在西部地区建设或规划中,其中许多位于发震断裂带附近,可能会遭遇近断层地震动。近断层地震动是指发生在距断层20km以内的,包含长周期的速度脉冲和永久的地面位移,在地震的初始就产生较高的能量会引起结构严重的破坏,因此对大坝造成巨大威胁。目前,近断层地震动作用下高土石坝的动力响应特性研究很少,缺乏对其充分的认识,不利于大坝抗震安全评价和极限抗震能力分析。因此,本文针对近断层地震动作用下的高土石坝的动力响应和破坏机理进行分析,针对近断层特性,建议了修正的大坝加速度分布系数,建立了坝坡地震滑移预测模型。并且,通过大坝的动力弹塑性分析,阐明了近断层地震动作用下的大坝动力响应分析应考虑地震的不对称性。本文主要工作如下:(1)针对200m级的高面板堆石坝开展动力有限元计算,研究脉冲型与无脉冲型地震动对大坝地震响应的影响。结果表明,脉冲型地震动对大坝加速度有一定影响,但对最大位移和面板应力影响较大,会在较低的位置造成更大程度的面板损伤,对面板堆石坝的抗渗不利。(2)分别对不同高度的面板坝进行有限元动力分析,分析规范谱人工波与近断层地震动作用下大坝的加速度反应差异。提出了修正大坝的加速度分布系数,即:坝高H<150m与H≥150m大坝的坝顶加速度放大系数am分别取3.5(7度)、3.0(8度)、2.5(9度)和3.5(7度)、3.0(8度)、2.0(9度)。(3)引入了耦合土体软化的大坝坝坡地震滑移计算方法,研究脉冲型与无脉冲型地震动作用下300m级心墙坝的坝坡稳定性和地震滑移变形。结果表明,由于长周期的速度脉冲,可以使大坝在短时间产生较大的滑动,其对土体软化有较大影响。同时,脉冲效应对大坝滑移的影响比安全系数更加显著,仅通过安全系数判断坝坡稳定性是不合理的。(4)针对不同高度的高土石坝的坝坡稳定进行分析,发现近断层地震动下的坝坡滑动位移值与参数PGV/PGA、Arias强度和PGD的相关性较高,采用这三个参数与InD建立了大坝的滑动位移预测模型,可对近断层区域的高土石坝坝坡稳定进行快速评估和预测,便于抗震加固方案的设计和优化。(5)联合筑坝材料的广义塑性模型和混凝土的塑性损伤模型开展面板堆石坝的动力弹塑性破坏性态分析。结果表明,脉冲型地震动的脉冲效应对大坝永久变形和面板损伤影响显著,且影响效应随着PGV/PGA的增大而增大。同时,研究了近断层地震动的不对称性对大坝位移响应的影响。结果表明,地震波正、反向输入产生的位移有一定差异,其中水平位移的差异尤为显著。近断层区域大坝的动力反应分析中如不考虑地震动的不对称性,可能会低估地震对大坝的破坏。