反拱形水垫塘作为一种新型的水垫塘防护结构,其自身在高速水流冲击下的安全是实现消能和防冲目的的关键所在。近年来,我国拟建和在建的一批具有世界级水平的300m量级高坝,消能问题十分突出。现有研究成果表明,反拱水垫塘最适合做“窄河谷、大流量、高拱坝”的泄洪消能工。反拱水垫塘衬砌结构的稳定性是当前水工水力学学科的前沿课题之一,也是实际工程所面临的亟待解决的课题。本文以拉西瓦拱坝坝后反拱水垫塘为背景,通过数值分析方法研究了反拱底板的整体稳定性、局部稳定性以及泄洪期间的动力响应等。主要成果有:(1)反拱水垫塘底板的整体稳定性就是整个拱圈的稳定性,主要取决于拱座,而拱座的稳定性由拱端推力水平控制,本文对拱端推力的影响因素做了具体的研究,比如扬压力、钢筋锚固水平和板块厚度等。(2)反拱水垫塘底板的整体稳定性还与拱端裂缝的程度有关。反拱底板缝间止水在大多数情况下是完好的,泄洪期间,在板块上表面动水压力的作用下,板块不能形成“拱”的作用,反而拱端可能拉裂,形成裂缝。当止水破坏、上举力作用在板块上时,过大的裂缝将使板块不能形成整体,不能发挥“拱”的效应,对底板稳定不利,这也是工程界一直担心的问题。因此,本文对反向荷载作用下的拱端裂缝及其影响因素做了具体分析。(3)国内外因底板失事致使工程不能正常运营的事例屡见不鲜,具体表现为从单块底板的掀起引发一片底板失事,后果不堪设想。针对反拱水垫塘底板的局部稳定性,本文在前人研究的基础上,对反拱底板局部稳定性分析的力学模型做了进一步的改进,使之与板块实际受力情况更加相符,并引入了新的失稳模式及失稳判别方式。同时,通过建立数值模型,与力学模型的计算结果进行对比分析,取得了很好的效果。(4)通过模型实测上举力结果,对反拱底板的动力响应进行了研究计算,结果表明,数值计算结果与模型实测结果吻合良好。最后,研究了分块数量对动力响应的影响,分析得出,其它条件相同时,底板分块数量越少,拱端推力越小。