土石坝是分布最广泛的坝型之一。中国已建和未来规划建设的土石坝多位于地震高发和强震区。虽然土石坝具有一定的抗震能力,但是强烈地震作用还是会导致土石坝出现各种不同形式的破坏,这些破坏将直接影响大坝安全。本文采用有限元分析方法从三个方面评价土石坝的抗震能力:有限元动力时程分析法分析土石坝的抗震能力;根据永久变形大小评价地震对土石坝破坏程度以及基于永久变形的震后土石坝运行稳定性评价;最后进行坝基液化和液化范围评价。具体研究工作如下:(1)基于有限元动力稳定时程分析法,能够有效模拟地震作用期间,土石坝的动力稳定系数,分析发生瞬间失稳破坏的可能性。本文考虑空库和正常蓄水位与地震分别组合的两种特殊荷载组合作用,研究结果表明:地震作用下动力稳定性系数变化幅度明显,不同的初始应力条件不仅对土石坝上、下游边坡动力稳定系数影响较大,而且对稳定系数的变化幅值最大差值也有较大影响。(2)采用坝体-坝基有限元-无限元耦合模型,坝体采用等效粘弹性动力模型和试验确定的塑性累积应变模型,进行土石坝地震永久变形计算。对未瞬间崩塌破坏的土石坝,进行正常运行工况下的震后边坡稳定性分析,作为土石坝震后稳定性评价的新方法,克服了研究人员凭借工程经验进行土石坝震后评价的局限性。研究结果表明:上、下游永久变形最大值分别为8.66cm和8.89cm,水平向永久变形大小沿两侧坝坡向坝体中心线呈依次降低现象。永久变形不仅使土石坝坝坡安全系数降低明显,而且震后土石坝运行时极易发生浅层滑坡破坏。(3)将粉土孔压模型嵌入到粘弹性模型中,利用有限元分析法对饱和坝基的动力特性进行深入研究,并给出几种常用的防止地基液化处理措施。研究结果表明:超孔隙水压力主要分布在坝基上部,坝基液化发生在基础浅表深度。分析可能的液化范围可以减小工程加固的盲目性和费用。