堆石坝因其能充分利用当地材料,抗震性能好等优点,而逐渐发展成为一种富有发展前景与竞争力的新坝型。随着水电开发不断推进和开发规模不断扩大,超过200m的堆石坝有接近20座之多,大坝大多建设在西部地区,而西部地区地质条件相对较为复杂、地震频发而且强度较大,易影响坝体的安全稳定性,因此,高堆石坝在地震作用下的动力响应和抗震安全也就成为了重点关注的问题。准确把握堆石体的动力特性是分析堆石坝地震动力响应的基本前提,而永久变形分析计算又受到动力响应分析的影响,因此,准确合理的描述堆石体的动力材料参数对高烈度地震区域的高面板堆石坝的抗震安全研究有重要意义。堆石料在周期荷载作用下的动应力-应变关系有非线性和滞后性两个基本特征,一般采用等效动剪切模量和等效阻尼比两个参数反映这两种性质,并将等效动剪切模量与等效阻尼比表示为动剪应变幅值的函数。本文介绍了一种在原有的动剪切模量模型中考虑围压与应力比效应的改进模型,该改进模型能同时反映堆石料动剪切模量比曲线随固结围压与固结应力比的增大而增大的特性,且适用范围更广,更符合堆石料动剪切模量与动剪应变的关系,更真实地反映堆石材料的动力特性。采用该改进模型对简单的均质坝进行动力响应分析,分析不同因素对均质坝动力响应的影响。并研究猴子岩堆石坝工程分别在运用改进模型与Hardin-Drnevich模型计算下的动力响应,比较两者的差别,同时运用软化模量法对猴子岩工程的永久变形进行计算分析,并与其它工程的永久变形进行比较。主要研究内容如下:运用改进模型对猴子岩筑坝堆石料的动力特性试验数据进行拟合,验证了该改进模型的可行性。并基于改进模型,对均质坝进行动力响应分析,动力响应分布规律符合一般情况,进一步验证了运用该改进模型来计算堆石料动剪切模量的可行性。选取不同坝高、不同输入加速度峰值以及不同反应谱特征周期分别进行动力响应计算分析,研究各个因素对堆石坝动力响应的影响。以猴子岩堆石坝工程为例,考虑坝体的填筑与分期蓄水,静力计算采用邓肯E-B模型,运用时程法进行动力响应分析,动剪切模量分别采用Hardin-Drnevich模型和改进模型计算,分析堆石坝的动力响应规律,比较两种模型在地震设计工况和校核工况下的动力响应结果的相似与差别。结果表明:两种模型计算的动加速度与动位移响应分布规律基本一致,基本均随着坝高的增加而增大,且校核工况计算值基本均大于设计工况。不同之处在于:改进模型的各个方向的动加速度响应均大于Hardin-Drnevich模型,且校核工况下两者差值更大;两种模型的各个方向的动位移在设计和校核工况下的最大动位移差值较加速度差值小,即动位移响应受围压与应力比参数的影响小于加速度响应。采用软化模量法对猴子岩堆石坝进行永久变形分析,两种模型计算的永久变形分布规律基本一致,改进模型计算的永久变形值大于Hardin-Drnevich模型计算的计算的永久变形值。各工况计算的竖向永久变形占坝高百分比均小于规范规定值1%,因而猴子岩堆石坝在各工况下的永久变形符合抗震要求。将改进Hardin-Drnevich模型计算的坝顶最大相对沉降和其他土石坝的沉降值进行比较,改进模型计算的坝顶相对沉降在拟合曲线附近,表明改进模型计算的永久变形值在合理范围之内。