随着我国高坝筑坝技术的快速提升,土石坝建设已迈入300 m级。高土石坝尺寸巨大,坝-基交界面沿顺河向长度超过千米,与坝体衔接的河床和两岸高程相差数百米,使得大坝建基面的地震动输入具有非常明显的非一致性。在地震时,坝体内部外行的散射波将更多的能量透射至地基之后向无限域辐射,致使坝-基相互作用对高土石坝动力响应的影响增大。另外目前高土石坝的地震反应分析大多假设地震波垂直入射,然而在实际地震中会存在地震波斜入射情况,当地震波斜入射时在坝-基交界面顺河向上会存在明显的行波效应。这些对高土石坝地震反应有着重要影响的因素,在当前的计算分析中并没有很好地考虑。而我国高土石坝的建设主要分布在西南多地震区域,地震强度高,且难以避让。大坝一旦遭受强震失事,将会极大损害人民生命财产安全。因此,合理的地震动输入在高土石坝抗震安全分析中应予以重视。目前土石坝静动力计算参数一般通过室内静动力三轴试验确定。然而室内试验受设备条件限制,只能进行缩尺料试验,得到的缩尺料力学参数与现场足尺料相差较大。在土石坝静力分析中,采用缩尺料参数计算的沉降存在“高坝算小”的问题。而在地震动力反应分析中起关键作用的动力参数,试验结果也存在缩尺效应。因此获得原型足尺堆石料合理的动力参数,就成为提高高土石坝地震反应分析精度的前提。针对以上土石坝抗震研究中亟待解决的关键问题,本文开展了高土石坝-地基-河谷相互作用的地震动输入研究、堆石坝料动力参数的反演分析、高土石坝模态参数识别以及地震波斜入射时高土石坝抗震安全分析等研究工作。主要研究内容如下:（1）通过构造二维、三维一致粘弹性人工边界单元,并结合等效荷载节点力的方法,建立了二维、三维复杂场地中高土石坝地震动垂直入射的输入方法。该方法较好地模拟了无限地基的辐射阻尼效应,同时可以考虑地基非线性的特征,并且可以模拟河谷地形引起的非一致性地震动输入,从而考虑了高土石坝-地基-河谷之间的动力相互作用。通过典型的高土石坝算例,表明考虑高土石坝-地基-河谷之间的动力相互作用时,坝体响应降低约30%-50%,传统的一致性地震动输入方法往往会高估大坝的地震反应,低估了大坝的极限抗震能力。（2）基于二维、三维地震动垂直入射的输入方法,利用地震时坝体监测点的实测地震动,提出了两种关于堆石料动力参数反演的方法,探讨了目前室内外的堆石料动力参数确定方法的合理性。采用开发的二维一致粘弹性人工边界及其相应的地震动输入方法,利用多种群遗传算法和径向基神经网络构建反演平台,提出了一种强震情况下考虑坝-基相互作用及辐射阻尼影响的土石坝动力参数反演分析方法。利用集集地震主震记录,对鲤鱼潭大坝进行了动力参数反演分析,并与刚性边界反演结果以及室内外试验结果进行了对比,表明刚性地基模型和室内试验得到的堆石料动剪模量系数都偏小。采用开发的三维一致粘弹性人工边界及传递函数法,较好地解决了河谷地形的地震动反演输入问题。将多输出支持向量机模型和粒子群算法相结合,提出了一种弱震情况下三维河谷地形中考虑坝基相互作用影响的高土石坝动力参数反演方法。利用景谷地震记录,取三维河谷自由场中测点为地震响应控制点,基于传递函数结合粘弹性人工边界确定模型底部输入的地震动,对糯扎渡大坝进行动力参数反演分析。结果表明在保证计算精度的前提下,多输出支持向量机模型只需要相对较少的样本和训练次数,有效地节约有限元计算时间。并通过和刚性地基反演结果以及室内试验结果对比,表明刚性地基模型和室内试验得到的堆石料动剪模量系数都偏小。动剪切模量系数反演结果是室内试验值的1.5倍左右。对于同种类型坝料,上游堆石料的动剪切模量系数比下游小40%左右。（3）基于高土石坝的地震监测数据,提出了一种基于协方差驱动的随机子空间模型和改进的稳定图,以及谱系聚类的高土石坝模态参数自动识别方法。根据糯扎渡心墙堆石坝在景谷地震中的监测数据,该方法较好地识别出了坝体的固有频率和阻尼比。将高土石坝模态参数识别方法与多种群遗传算法相结合,提出了一种基于模态识别的土石坝料动力参数修正方法。该方法应用于鲤鱼潭大坝有限元模型动力参数反演,发现根据室内试验参数计算得到的鲤鱼潭大坝模态参数与实际弱震记录得到的大坝模态参数有较大差别,反演参数对应的鲤鱼潭大坝模态参数更符合实际。大坝反演动力参数用于强震下的地震反应分析,计算得到的监测点加速度与实测加速度吻合较好。与堆石料反演动剪切模量系数相比,室内试验得到的系数偏小。（4）在有限元计算中,采用三维一致粘弹性人工边界,考虑水平面和竖直平面两个面内的任意角度斜入射地震波,推导了三维半空间均质场地P波和SV波任意角度斜入射地震波动输入公式。根据糯扎渡坝址区域主要潜在震源区内发震构造,确定了基于设定地震的场地相关设计反应谱,生成了对应的人工地震波,探讨了糯扎渡大坝主要潜在震源区内地震波斜入射下坝体的地震响应规律。研究结果表明:在P波和SV波斜入射时,行波效应会明显增强,使得坝体的地震响应存在一定的差异。