混凝土面板堆石坝（简称面板坝）具有整体断面小、施工进度快和复杂地形适应性好等显著优点,深受坝工界青睐,已成为高坝建设的首选坝型。近年来,随着国家“西部开发”、“一带一路”等重大战略的深入推进,一批世界级高坝大库正紧锣密鼓地规划筹建,如古水、拉哇、大石峡、茨哈峡等。但这些高坝地处我国西部强震区,设防烈度高（不低于8度）。大坝建成后将长期运行（甚至超百年）,服役期遭遇强震的概率较高,存在强震破损风险。此类高坝投资巨大,并担负着地区发电、防洪、灌溉等重要任务,一旦失事,不仅将给地区经济发展带来沉重打击;且由于巨量库水的突然下泄,将对下游地区造成难以估量的次生灾害,后果不堪设想。因此,开展高面板坝抗震研究,准确把握其运营期安全性态至关重要。面板坝是相互作用明显的复杂跨尺度体系,局部关键部件防渗体尺寸很小（面板、防渗墙等厚度仅为米级）,与大坝整体尺度相差上千倍（300m级高坝,坝基长度达千米级）,使得关键结构破坏精细模拟和大坝整体响应高效分析之间面临极大的挑战。因此当前面板坝三维分析仍主要采用较为简化的粗糙网格,难以精准地捕捉防渗体动力响应特性,不利于准确地对高坝进行安全评估。另一方面,混凝土是一种准脆性材料,强震可能诱发面板结构局部损伤开裂,目前常用的弹性模型无法描述破坏过程中材料的刚度退化、应变软化等破坏特性,难以合理真实地评价面板的抗震性能。此外,强震下坝顶区将发生大变形、非连续的局部破坏（如堆石料的松动、坍塌、滑移、块石滚落,防浪墙滑移、倾斜,面板脱空等）,传统的基于小变形假定的经典连续介质力学有限元方法难以准确地再现此类破坏过程。因此,需要进一步发展和完善高面板坝数值分析方法。针对传统方法存在的上述难点,本文首先建立了土-结构相互作用的非点对点分析方法,为面板地震损伤开裂的精细化分析提供理论和技术支持。随后引入并发展了混凝土塑性损伤模型和内聚力模型,建立了面板坝精细化损伤开裂演化分析方法,并研究了面板的地震破坏机理、破坏模式和演化规律,据此提出了面板抗震措施,并验证和量化了效果。最后自主研发了离散元-有限元耦合的面板坝动力破坏分析程序,开展了地震作用下面板坝动力响应分析,直观再现了坝顶区（坝顶及下游坡上部）的地震初始破坏模式和演化规律,验证并量化了抗震措施效果。具体研究内容和结论概述如下:（1）在接触理论的基础上,采用Guyan缩减法构造了一种具有非对应节点的界面单元,实现了土-结构相互作用的非点对点分析。在保证精度的基础上,可明显降低单元数量,提高计算效率,为面板坝混凝土面板的精细化分析提供了理论和技术支撑。（2）发展并集成了可反映钢纤维特性的混凝土塑性损伤模型,可较好的模拟不同钢纤维含量的混凝土特性。联合堆石料、接触面的广义塑性模型和非点对点分析方法开展了面板坝混凝土（钢筋混凝土、钢纤维混凝土）面板的地震损伤演化精细分析,提出了局部置换钢纤维混凝土的面板抗震措施,并以实际工程为例对措施效果进行了验证和量化。（3）将混凝土内聚力模型的应用领域扩展至面板坝工程,建立了显式框架下的面板坝全弹塑性精细化三维开裂分析方法,并开展了三维的钢筋混凝土面板地震开裂演化分析,揭示了面板的地震开裂机理和破坏规律,阐明了钢筋的作用机制,明确了面板的抗震薄弱区域,发展了直观定量的面板地震安全评价方法,克服了传统线弹性分析方法基于强度标准评价的局限性。（4）完全自主研发了 CPU多核并行和GPU加速的二维多边形离散元分析程序,联合设计编写的调用和信息交互接口一并封装为离散元类,集成到有限元平台GEODYNA,发展了基于离散元-有限元耦合的面板坝动力破坏分析程序,在同一个框架内实现了高效、多区域的界面耦合分析。（5）率先开展了地震作用下面板坝坝体破坏的离散元-有限元耦合分析,直观再现了坝顶区的破坏模式及演化规律,讨论了防浪墙类型的影响,验证并量化了抗震措施效果,解决了基于连续介质力学的面板坝传统动力分析方法难以很好描述强震下坝顶区破坏的大变形、非连续的问题。