土石坝作为最为古老的一种坝型,由于其具有可以就地取材、节约造价、对地形地貌、气候适用性强等众多的优点而在水利水电工程中应用的非常广泛。随着水利开发的规模日益扩大,土石坝的填筑高度也越来越高,而岩土力学理论以及计算分析水平的提高,再加上大型施工机械的研制和施工方法的创新,这些都为高土石坝的建设提供了支撑,因此许多的高土石坝得以规划和建设。目前世界上最高的土石坝已达335m,中国在建和拟建的土石坝中也有不少超过200m,甚至300m以上的超高土石坝,这种高土石坝的安全性如果得不到绝对的保障,其后果将是不可想象的,而这些高土石坝的多数都是建在西部强震区,其抗震性能将成为坝体安全的主导因素,因此有必要对高土石坝的抗震动力特性进行专项系统的研究。本文对高土石坝的地震动态特性进行了分析。采用剪切楔法并且联合反应谱法和振型叠加法,考虑了土石坝体材料的静力和动力非线性特性,重点讨论了高土石坝在地震作用下,其最大坝体加速度、最大剪应变、最大剪应力的分布,分析了土石坝的地震动态分布规律以及坝顶地震动态分布系数的取值。采用有限元软件ABAQUS,引入Duncan-Chang E??模型作为静力本构模型和等效线性模型作为动力本构模型嵌入ABAQUS的用户子程序,分别完成了瀑布沟水电站土石坝填筑的施工过程模拟、蓄水期坝体的静力分析以及地震作用下坝体的动力反应。研究结果表明:1)随着地震设计烈度的增加,不同坝高土石坝的坝顶地震动态系数都在减小,对于同一座土石坝,同一地震设计烈度下,坝顶加速度放大倍数随着地震加速度的增加而降低,也就说明坝顶地震动态系数不仅与地震设计烈度有关,也与坝高有很大的关联。2)对于高土石坝而言,坝体加速度的峰值出现较大的放大效应,在0.9倍坝高以上区域出现近似线性的增长,而坝体内部其他部分相对来说加速度分布比较均匀。坝顶最大加速度的出现时间与地震波的峰值时间没有很直接的联系,只是与地震波本身的波形以及土石坝本身的的材料特性有关。3)探讨性地提出了土石坝动态系数分布建议图以及坝顶动态系数取值的建议值。随着坝的高度不断增加,坝体整体的平均剪应变、坝体的阻尼比也在增加,增强了土体对地震能量的消耗,这也在一定程度上解释了坝顶的最大地震加速度随着坝体高度的增加而减小。4)无论是在竣工期、蓄水期,还是在地震作用的过程中,2/3坝高位置附近都将是拱效应最为严重和水力劈裂发生可能性最大的区域,故是心墙产生裂缝可能性最大的区域,是心墙抗渗最为薄弱的环节,因此在设计、施工、监控过程中都要进行重点关注。