我国可开发的水电资源主要集中在川滇新藏等西部高海拔地区,这些地区山高谷深、地形条件复杂,且地震烈度高、交通不便,给水利工程的勘察设计带来很多挑战。众多坝型中,面板堆石坝具有对地形地址条件要求低、安全性高、投资成本小等优势,非常适合西部地区特殊的环境条件,被诸多工程设计方案所采用。一旦大坝在强震作用下发生严重破坏,下游居民的生命财产安全会受到无法估量的损失,因此保证大坝在强震作用下的安全至关重要。数值模拟是分析面板堆石坝动力响应的重要手段之一。传统有限元数值模拟中筑坝材料被视为理想化的均质材料,但严格来讲,堆石体和混凝土面板都是典型的复杂多相材料,其力学性质存在一定的空间变异性。为了考虑这种空间变异性,在国家自然科学面上项目“高土石坝随机动力分析方法与安全控制标准（51979026）”的资助下,本文将随机场理论引入到大坝的动力分析过程中,使数值模拟得到的加速度、位移、应力、面板损伤等信息更加合理,从而为结构安全控制提供更为可靠的依据,具体工作如下:（1）结合有限元计算程序接口,开发能够模拟材料参数空间变异性的二维可视化随机场人工生成系统,并利用该系统完成材料参数输入,为随机有限元计算做好准备工作。（2）以堆石料广义塑性本构模型中的四个塑性相关参数为研究对象进行随机场生成和有限元计算,并结合概率密度演化方法展开可靠度分析,研究了堆石体的空间变异性对高面板堆石坝坝顶地震沉降的影响规律。结果表明尽管四个参数考虑空间变异性后对坝顶沉降的影响程度有所差异,但整体上都会使沉降值呈现增加趋势,导致结构处于更加危险的状态,且这种趋势随着地震动强度的增大而增加。（3）将面板视为沿着顺坡向和坝轴向变化的非均质材料,选择弹性模量和抗拉强度为随机场模拟对象,研究混凝土的空间变异性对面板动力损伤性能的影响。结果表明考虑混凝土的空间变异性后,面板的主要损伤区域仍集中在坝高0.45H-0.95H范围内,但损伤面积增加、损伤等级提高、损伤分布趋于弥散。相对于将面板视为均质混凝土材料分析结果,对损伤影响最大的是考虑弹性模量和抗拉强度相关的随机情况,其次是仅考虑抗拉强度随机,仅考虑弹性模量随机情况影响最小。最后系统研究了随机场的统计特征参数对面板损伤的影响程度,结果为面板的抗震设计和施工提供依据与参考。