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地震时，库区的地面运动将会使坝体上游坝面承受附加的动水压力。正确认识坝面动水压力对坝体地震反应的影响，对于新建大坝抗震设计和已建大坝抗震安全性评估都具有重要的意义。坝面动水压力及其影响分析是一个非常复杂的问题，需要建立一套完整的坝体—可压缩库水—库底淤积泥砂层—地基系统地震反应分析模型，涉及到单相固体介质、流体介质、液固两相介质等不同类型介质的动力反应分析以及它们间的动力相互作用分析，既要考虑坝体附近的复杂介质和复杂几何形状情况，又要考虑在半无限地基中能量向无穷远处的辐射作用。对这样一个大型复杂问题进行波动分析首先必须要有一种高效的数值分析方法。有限元结合边界元方法被认为是一种较理想的高精度的计算方法，但由于边界元方法一般为频域方法，在边界上是时空耦合的，很难处理一些非线性问题，对近域的复杂介质情况适应性也差。显式有限元方法与局部人工边界相结合的方法虽然可能要损失一些计算精度，但因其是时空解耦的，对于自由度数目巨大的问题具有明显优势，更重要的是可以非常方便地处理近域介质中的非均匀、非线性情况。文中针对上述问题，从以下三个方面进行了全面深入研究，并取得了数值分析方法方面的进展和获得了一些有工程参考价值的结果。 1．时域显式有限元波动数值分析研究 本文中提出了两种一般阻尼单相固体介质动力分析的显式有限元方法，并与已有的几种方法进行了比较。其中，一种方法稳定性好，有较强的通用性；另一种方法计算公式简单，适合于分析小阻尼动力体系问题。按照同样的思路，进一步建立了可压缩流体介质、液固两相饱和介质动力分析的显式有限元方法以及考虑它们间动力相互作用的显式有限元方法。在此基础上，结合透射人工边界建立了结构—可压缩库水—淤砂—地基系统地震波动反应分析的时域显式有限元方法，并编制了相应的计算程序。该计算方法中，严格考虑了结构、可压缩库水、淤砂和地基间的动力相互作用，其中淤砂层可以模拟为液固两相介质、单相固体介质或重流体介质。这一方法因其具有不需要求解联立方程组的优势，使得计算工作量大大减小，更为重要的是可以非常方便地进行非均匀、非线性问题分析，如考虑结构中的分缝、地基中的不均匀构造等。 2．重力坝地震反应分析 提出了重力坝—可压缩库水—淤砂—地基系统地震反应分析的时域显式有限元波动分析方法。分刚性坝和刚性地基、柔性坝和刚性地基、柔性坝和柔性地基三种情况，应用本文所建立的方法，分析了可压缩库水条件下，库底淤积泥砂层对作用坝面动压力的影响以及对坝体地震反应的影响。为了验证方法的正确性，本文还进行了室内振中国水利水电科学研究院工学博士学位论文动台模型试验研究。上述研究结果表明: (1)可压缩库水对坝体反应有明显的影响，尤其是在垂直地震动作用时，库水自振频率处对应的作用于坝体的动水压力反应十分显著。因此，对于库水基频与地震动卓越频率相接近的高坝情况，忽视库水可压缩性和竖向地震动引起的作用于坝体的动水压力影响将是不合理的。 (2)随着地基弹性模量的减小，坝体自振频率及其对应的峰值幅值逐渐减小，表明地基对坝体反应既有惯性作用又有阻尼效应。库水基频对应的峰值幅值也随着地基弹性模量的减小而逐渐减小，但库水基频基本不变，表明地基对库水反应主要起阻尼作用，将地基对库水的影响考虑为阻尼吸能边界应是合理的，但因吸能边界的吸能系数或反射系数难以准确获得，这使计算结果的正确性受到怀疑。因此，在考虑库水可压缩性时应采用半无限地基的分析模型模拟地基对库水的作用。 (3)淤砂层对坝体自振频率影响很小，但对库水自振频率和峰值有着明显影响。随着饱和淤砂层厚度的增加，库水自振频率逐渐增大;而随着非饱和淤砂层厚度的增加，库水自振频率逐渐减小。这表明淤砂层对库水反应的影响既有惯性放大作用又有阻尼吸能效应。淤砂层的放大作用，在室内振动台试验中也得到了证实。 (4)采用本文中的近似方法，将淤砂层通过简化处理近似模拟为单相固体介质，与将淤砂层模拟为两相介质的计算结果基本吻合。文中还将淤砂层模拟为单相重流体介质，重流体因不能承受剪力而改变了淤砂层的固有特性，与两相介质模型计算结果有一些差异。重流体模型计算结果有时会大于两相介质模型计算结果，这就是说，淤砂层液化以后，坝体反应可能被放大。3.拱坝地展反应分析 提出了拱坝一可压缩库水一地基系统地震反应分析的时域显式有限元波动分析方法。以小湾拱坝为例，分析了可压缩库水对拱坝地震反应的影响，并与不考虑库水可压缩性的附加质量模型的分析方法进行了比较。结果表明:可压缩库水将十分明显地降低对拱坝抗震安全性起控制作用的部位的应力反应。具体讲是使中、上部位拱冠梁的梁向拉应力降低可达45%左右，拱冠顶拱向拉应力降低达20%以上，这对于评估拱坝抗震安全性是有利的，也说明附加质量模型是不合理的，过于夸大了拱坝抗震关键部位的应力反应。 此外，在本文的研究中非常注?