汶川地震中土石坝震损数量大、分布广、险情重、险情种类多,震后土石坝的地震安全性问题受到了研究人员的普遍关注。土石坝的三维弹塑性地震反应分析一直是研究的热点和难点,本研究调查分析了汶川地震中土石坝的典型震害现象与破坏特征,选取了破坏严重的代表性土石坝,建立了计算模型,完成了土石坝的三维弹塑性地震反应分析,主要研究成果如下:(1)汶川地震中土石坝震害调查与分析基于汶川地震水库大坝震害调查资料,建立了高危以上险情水坝震害数据库,总结了土石坝典型震害现象与破坏特征,分析了土石坝震害影响因素。此次地震中土石坝震损严重,379座严重震损水坝中土石坝占比90%以上,69座溃坝险情水坝全部属于土石坝。土石坝典型震害现象包括坝体纵横向裂缝、塌陷、滑坡、渗漏,起闭设施损坏及其他放水设施、溢洪道、管理房不同程度的震损。溃坝险情土石坝大多位于山前盆地边缘的过渡带,绝大部分位于发震断裂的东南侧,大体沿北东向狭长展布,坝基局部地形与场地条件对土石坝的震害有着较大影响;(2)土体弹塑性本构模型改进与应用基于交变移动模型(CM模型),引入饱和度作为状态变量,发展了可连续描述非饱和与饱和土体静动力学特性的弹塑性本构模型。通过转换应力法,将模型从试验应力状态拓展到一般应力状态,从而使得本构模型可用于土石坝三维弹塑性地震反应分析;(3)数值计算程序DBLEAVES二次开发对有限元-有限差分大变形计算程序DBLEAVES进行二次开发,在土-水-气三相介质动力方程中引入上述改进的本构方程,并在程序中引入了人工边界,使得计算程序适用于土石坝的三维弹塑性地震反应分析;(4)汶川地震中典型震损土石坝三维计算模型基于震害调查获知了四川绵阳安县丰收水库大坝的震前运行状况和震害详细资料;通过现场查勘,获取了坝体及其周围局部场地的地质、地貌和水文资料;通过室内实验,给出了土石坝与坝基岩土体的材料参数。基于上述工作,构建了土石坝与坝基的三维整体计算模型;(5)典型震损土石坝的三维弹塑性地震反应分析数值模拟了丰收水库大坝的地震破坏过程,模拟结果与实际震害吻合较好。分析了土石坝滑坡、纵横向裂缝等震害的空间分布特征,探讨了土石坝与坝基的三维弹塑性动力相互作用规律。研究表明,三维坝基条件对土石坝的震害分布和程度有着较大影响,地震动在坝顶中部相对于基岩放大了3倍左右,致使土石坝在此处产生严重震损。土石坝的存在也会对坝体下局部范围内的地震动强度有所影响,体现了相互作用的存在。但在稍远离坝体的场地上,地震动很快减弱到正常地震动水平,说明这种相互作用于存在着较小的作用范围内。最后,对比研究了输入地震动特性对土石坝弹塑性地震反应分析结果的影响。