堆石混凝土因其体积较大,无法通过常规试验进行实际尺寸模型的破坏机理的研究,且随着堆石混凝土在大型混凝土工程如坝体、核电站中的应用越来越广泛,对于其在工程中的损伤破坏研究也成为亟待解决的问题。本文基于细观力学理论,将堆石混凝土看作复合材料,进行随机骨料投放算法研究,建立能够反映堆石混凝土不同组分、更接近实际骨料形状的细观模型,将细观结构破坏与混凝土材料的宏观变形响应相关联。并结合实际,利用数值方法进行宏细观堆石坝体的地震动力响应分析,主要研究内容有以下几个方面:(1)在圆形骨料生成投放方法的基础上,采用MATLAB语言结合蒙特卡罗法二次开发,自主编写凸多边形骨料随机生成及投放算法程序,并利用瓦拉文公式得到不同等级骨料颗粒数量,建立凸多边形随机骨料模型,该模型骨料形态与实际更相符,且能满足骨料的级配与含量要求。(2)基于MATLAB语言自主进行程序二次开发,编写图形显示接口文件,使MATLAB程序结果能够导入ABAQUS/Explicit有限元软件形成前处理模型。(3)利用编写的骨料算法建立单边缺口梁模型,采用混凝土塑性损伤力学模型对缺口梁进行四点剪切数值模拟,该模型模拟结果与试验基本一致,验证程序及模型的正确性、可靠性。(4)基于ABAQUS/Explicit有限元软件,采用附加质量法通过自主开发的子程序模块实现动水作用的施加,考虑动水压力对坝体的影响作用,建立宏观堆石坝模型,对堆石重力坝进行动力时程分析,探讨不同抗拉强度对堆石坝在地震下的动力响应影响,对应力和位移分布规律进行探讨。(5)考虑真实堆石骨料形态、占比建立细观坝体模型,考虑动水压力作用影响,分析堆石重力坝的动态响应数据,着重对坝体关键点位移、应力及坝体损伤进行重点分析,得到坝体在动力荷载下的反应规律,对堆石坝体在地震下的损伤研究及类似工程的抗震设计具有指导意义与理论参考价值。