高聚物防渗墙是针对土质堤坝除险加固需要研发的防渗加固新技术,具有快捷、轻质、高韧、耐久、微创、环保等优点,正逐渐大规模应用于土质堤坝除险加固,产生了良好的社会、经济和环境效益,有很大的推广应用价值。本文针对这一新技术目前研究的盲区及震区应用推广的关键点——动力特性及抗震性能展开研究。论文从室内试验、模型试验、数值模拟、理论分析等诸多方面入手,着重研究了高聚物防渗墙土质堤坝地震响应特性及其抗震性能,完成的主要工作如下:(1)应用压电陶瓷弯曲元测试技术研究了高聚物注浆材料动力特性。解决了影响精确测试高聚物注浆材料剪切波速的关键问题。测试得到了不同密度下高聚物注浆材料的动剪切波速及其动剪切模量,给出了工程中快速判定高聚物防渗墙动剪切模量的方法。对比分析了动、静弹性模量,给出了两者之间的二次多项式函数关系。讨论了高聚物注浆材料和筑坝黏土动模量的相关性。(2)进行了原型材料防渗墙土质堤坝动力离心试验方法的研究。设计了防渗墙土质堤坝非等应力模型相似关系。基于统计学单因素方差分析方法,设计了用于动力离心试验的高聚物防渗墙模型,基于土工离心模型试验原理,设计了动力离心模型专用微粒混凝土。经试验测试两组防渗墙物理、力学特性均符合动力离心试验要求。(3)基于动力离心试验成果研究了高聚物防渗墙土质堤坝和混凝土防渗墙土质堤坝在超重力和地震作用下的地震响应特征。在分析两组防渗墙墙体动应力、坝体加速度、坝顶沉降、坝体超孔隙水压力及动土压力增量等地震响应特征的基础上,重点研究了两组墙体、坝体地震反应异同点。在试验中观察到混凝土防渗墙的破坏现象,找出了传统防渗墙土质堤坝抗震不利部位。(4)研究了高聚物防渗墙土质堤坝抗震性能。利用ABAQUS有限元软件,结合弯曲元试验得出的高聚物注浆材料动力特性,建立了基于黏弹性人工边界地震波输入方法和考虑土体黏弹性的高聚物防渗墙土质堤坝三维数值模型,利用试验结果验证了模型的正确性和合理性。获得了高聚物防渗墙及其土质堤坝的地震响应特性,计算结果联合试验结果明确了高聚物防渗墙土质堤坝抗震性能及相关机理。(5)进行了地震作用下高聚物防渗墙多目标函数的密度优化设计。提出了高聚物防渗墙抗震性能安全系数的概念,将基于图解法的多目标优化方法应用于高聚物防渗墙优化设计。以地震作用下高聚物防渗墙抗震性能好、工程造价低为目标,建立了高聚物防渗墙抗震安全性和经济性为组合的优化模型,进行了高聚物防渗墙墙体材料密度的优化设计,为地震作用下高聚物防渗墙密度优化提供了一种简洁、直观的优化计算方法。