自新中国成立以来,国家充分利用我国西南地区丰富的水能资源,建设了大批的大型水利工程,为我国能源结构的可持续发展做出了突出贡献。高坝作为利国利民的大型基础设施,其安全性是关乎广大人民群众生命财产安全的重大前提条件。然而由于西南地区复杂的地质环境导致地震频发,使坝体时刻受到地震灾害的威胁,因此坝体的抗震安全得到了广大学者及工程技术人员的重点关注。地震作用下的库水作用是坝体抗震安全的重要影响因素之一,因此本文对于库水作用进行了重点研究。由于现阶段振动台尺寸的限制,无法进行大尺寸或原型坝体的动力模型试验,坝体模型一般都有几十分之一甚至几百分之一的几何比尺。较小几何比尺的模型测试需要结构模型材料具有较低的刚度以获得较大的动力变形以利于应变、变形等参量的测试,同时对坝体模型材料的要求有较大的密度以保证地震输入条件下结构有较大的惯性力以获得合适的初始破坏加速度。根据相似理论的要求,试验模型固体与液体材料应该具有同样的密度比尺,即在坝体材料的密度尽量提高的要求条件下,模拟库水的密度也同时需要相应提高。然而,由于现实条件下很难找到满足同样密度相似比尺的液体来模拟库水,这就产生了现阶段坝体动力模型试验的一个重要难题。为解决此问题,本文采用等效代替的方式模拟地震作用的库水作用,采用弹簧组模拟静水压力,由附加质量为坝体提供动水压力。由于是国内外首次进行此方法研究,在初始阶段,首先进行了大量的预实验研究工作,以某闸墩模型作为研究对象,充分研究了本模拟方式的作用机理,控制方式,以及实测动水压力实验。通过一系列实验研究,初步掌握了本模拟方式的作用形式,验证了实验方法的可行性及适用性,为后续的坝体正式试验做好了充足的准备工作。预实验完成后,以某高混凝土重力坝挡水坝段为研究对象,进行了多组动力模型试验。试验分为空库及满库工况,在满库坝段工况中为坝体提供满足相似理论的库水作用。通过实验验证,本实验方法可以有效模拟库水对于坝体的作用,在施加模拟装置后,坝体的动力及破坏特性产生了明显变化。为充分验证坝体实验结果,建立了坝体模型的有限元模型,进行了坝体模型的损伤数值模拟计算,通过计算得到有限元模型的破坏形式及动力特性。将数值结果与试验对比分析后,验证了实验结果的正确性;将满足固液相似比尺的数值模型同采用自然水作为库水的数值模型进行对比,发现为坝体提供满足相似理论的库水作用对于坝体破坏有重要影响,从而验证了本试验方法的合理性。