中国水利资源丰富,同时又是一个多地震的国家,有相当数量的土石坝位于高烈度的强震区,这些大坝坝体是否能够抵御强震冲击以及它们在地震作用下的抗震性能如何,是人们十分关心的重大工程问题,因此开展土石坝的抗震研究具有重要的现实意义。本文以位于强震区的土石坝为研究对象,利用有限元方法对强震作用下土石坝的动力反应特性和地震永久变形进行研究,并作出相应的分析、结论和展望。论文具体工作如下：(1)通过阅读大量文献,论述了各类常用的土石坝堆石料静力和动力本构模型,总结了土石坝有限元分析的基本原理和计算流程。(2)利用有限元软件ABAQUS提供的二次开发平台,开发了三维多重机构模型的UMAT子程序,并且测试了该程序的计算精确性和稳定性。(3)结合工程实例,利用三维多重机构模型和等价粘弹性模型对某沥青混凝土面板堆石坝进行了地震反应分析,探讨了该坝在强震作用下的动力反应特性,并对用两种本构模型计算的结果进行了分析比较。结果表明,用三维多重机构模型和等价粘弹性模型计算得到的坝体动力反应有一定程度的差异,三维多重机构模型能够比较准确地模拟堆石料在地震荷载作用下的复杂应力应变关系,其计算结果可以更合理地揭示坝体的非线性地震反应特性。(4)论述了基于累积损伤理论的土石坝地震永久变形分析方法,结合工程实例对某土石坝在建状态的地震永久变形进行了计算,对数值计算结果和现场实测值进行整理分析,并且对该大坝竣工后的坝体地震永久变形作出了预测分析。结果表明,在建坝体的坝内沉降计算值与现场实测值基本吻合,并且通过与其它土石坝实测值的比较,说明竣工后坝体的坝顶沉降预测值在合理范围之内。