我国西部一系列的高坝建设，对水资源的合理配置利用，抗旱、防洪、减灾，以及应对当前气候变化，开发可再生清洁水电能源，促进化石能源“减排”，都具有无可替代的战略意义。然而，我国西部的高坝工程场址都位于强震区，建设高坝工程难以避让复杂的抗震安全问题。在强烈地震作用下，边坡的失稳，尤其是邻近坝肩的高陡边坡的失稳，可能会影响坝体的安全，甚至存在溃坝的风险，边坡的抗震稳定是大坝安全的基础和前提条件之一。
在长期的工程实践和科学探索中，人们对重大水利水电工程高陡边坡的静力稳定性研究取得了长足的进展，而相对薄弱的环节是强震作用下，高陡边坡的动力稳定性问题。由于高陡边坡抗震安全问题很复杂，尚有待不断地深化研究和探索。
《国家重大水利水电工程边坡抗震分析理论与试验研究》的作者有中国水利水电科学研究院的工程抗震研究中心团队的核心成员，他们在承担国家重点科技攻关项目、部重点项目、国家自然科学基金项目、研究解决重大水利水电工程抗震问题中攻坚克难，取得了一些结合工程实例、深入探索和研究边坡抗震的重要科研成果。多年来他们基于为解决实际工程中高陡边坡抗震稳定问题所进行的分析计算和振动台模型试验研究的成果和经验，撰写了这部《国家重大水利水电工程边坡抗震分析理论与试验研究》著作，以支撑和实施国家为保障人民生命财产安全和社会经济安全可持续发展的防灾减灾重大战略需求为导向的、对重大水利水电工程高陡边坡抗震安全评价为目标的研究。
《国家重大水利水电工程边坡抗震分析理论与试验研究》为国家重大水利水电工程高陡边坡抗震设计提供了重要参考，并推动了对其抗震安全深化研究的学科发展。
水利水电工程边坡，一般是指修建水利水电工程形成的、因修建水利水电工程有可能影响其稳定的以及对水利水电工程安全有影响的边坡。从这一定义可知，水利水电工程边坡的稳定性对水利枢纽工程建设与运行安全起着至关重要的作用。在长期的工程实践和科学探索中，人们对水利水电高陡边坡的静力稳定性研究取得了长足的进展，而相对薄弱的环节是强震作用下，高陡边坡的动力稳定性问题。然而，我国大型水利水电工程大多建于西部地区，西部地区是我国的主要地震区，地震烈度大、频度高，是影响水工建筑物安全的重要因素，以致于水利水电工程高陡边坡稳定分析不可避免地应考虑地震作用这一重要因素。
目前，工程设计部门对边坡的动力稳定分析，还是以刚体极限平衡分析为主要手段，对边坡地震的输入机制、地震沿边坡的放大效应，均缺乏深入认识。为了方便广大水利水电工作者、相关专业的科研人员和高等院校师生较全面地了解水利水电工程边坡动力分析理论与试验的最新成果，作者基于多年实际工程高陡边坡稳定分析计算和试验的经验，编写此书。
本书是一本关于水利水电工程高陡边坡抗震稳定性研究与应用的著作，共7章。第1章：绪论。主要论述研究背景及意义，介绍边坡地震反应分析方法和边坡地震动输入方式研究进展。第2章：基于无反射边界的地震动输入机制。介绍了地震动参数的确定及地震波人工合成原理，采取由浅人深的方式，讲解了基于无反射边界的自由场输入机制，并将理论分析与算例验证相结合，最终实现在大型通用有限元软件ANSYS/LS-DYNA上的应用，给出了在ANSYS/LS-DYNA软件上应用分析的输入程序。第3章：地震作用下边坡的场地效应。介绍了在地震作用下，边坡场地效应的研究对水利水电工程边坡在设计、开挖和维护时的重要性，采用自主编制的计算程序对边坡地震动斜入射、地震沿边坡的放大效应等方面内容开展了研究，总结出了平面P波和SV波斜入射不同坡度下岩质边坡时的动力响应规律，为拟静力法中合理确定地震作用系数提供了应用参考。第4章：LDDA理论与计算机程序。系统介绍了LDDA基本理论，动接触力的迭代算法，大型稀疏矩阵线性代数方程组的快速求解技术，LDDA计算机程序以及LDDA在水利水电工程边坡地震反应分析中的应用。第5章：基于强度折减原理的有限元方法。详细介绍了基于强度折减原理的有限元方法及在通用软件上的实现方式，推荐将极限平衡方法与基于强度折减的有限元方法结合进行边坡稳定分析，具有合理确定初始滑动面的优点，并完成了某水电站C1崩坡积体的抗震稳定计算和分析研究。第6章：岩质边坡动力模型试验研究。针对具体工程实例，进行了岩质边坡的动力模型试验，介绍了模型设计，阻尼边界的处理，边坡试验时地震动输入方法，并将试验与LDDA数值分析成果进行了比较，结果互相印证，进一步证明了试验方法和计算分析方法的合理性和有效性，得出可供工程设计部门参考借鉴的研究成果。第7章：土质边坡动力模型试验研究。介绍了土质边坡模型试验研究的背景、目的和具体的试验流程，通过数据分析和计算对比，进一步确证了土坡的滑移模式以及地震动沿坡高的放大效应。
本书是作者多年来从事水利水电工程边坡抗震稳定工作的总结。书中部分内容取自第一作者的研究生王璨和刘彪的部分工作项目。
在本书的写作过程中，作者得到了中国工程院院士陈厚群教授的悉心指导，在此表示深深的感谢。此外，作者还要感谢中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心的同事们，书中许多研究成果是在抗震中心同仁们共同协作下完成的。
本书工程实例的基础资料，由华东勘测设计研究院、成都勘测设计研究院、昆明勘测设计研究院和中南勘测设计研究院提供，作者借此机会对上述单位和有关人员表示衷心感谢。
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 边坡地震反应分析方法研究进展
1.2.2 基于连续介质力学理论的应力变形分析
1.2.3 基于不连续介质力学理论的应力变形分析
1.2.4 Newmark滑块分析法
1.2.5 关键块理论
1.2.6 模型试验
1.2.7 非确定性方法
1.3 边坡地震动输入方式研究进展
1.3.1 人工边界理论概述
1.3.2 边坡地震动输入方法概述
1.4 本书主要内容
参考文献
第2章 基于无反射边界的地震动输入机制
2.1 引言
2.2 地震动参数的确定及地震波人工合成
2.2.1 地震动参数的确定
2.2.2 地震波人工合成
2.3 无反射边界理论及程序应用
2.3.1 ANSYS/LS-DYNA简介
2.3.2 LS-DYNA无反射边界理论
2.3.3 数值算例验证
2.4 基于无反射边界的自由场输入理论
2.4.1 地震动输入方法
2.4.2 地震动输入的程序实现
2.4.3 数值算例验证
2.5 本章小结
附录
参考文献
第3章 地震作用下边坡的场地效应
3.1 引言
3.2 场地效应的研究现状
3.3 地震动斜入射研究进展
3.4 边坡地震斜入射模型
3.4.1 黏弹性边界
3.4.2 地震波斜入射输入
3.4.3 算例验证
3.5 P波作用边坡动力放大效应
3.5.1 P波斜入射对坡面位移的影响
3.5.2 P波斜入射对坡面加速度的影响
3.5.3 P波斜入射对坡顶纵向加速度的影响
3.5.4 坡度变化对坡面加速度的影响
3.5.5 弹性模量对坡面加速度的影响
3.6 SV波作用边坡动力放大效应
3.6.1 SV波斜入射对坡面位移的影响
3.6.2 SV波斜入射对坡面加速度的影响
3.6.3 SV波斜入射对坡顶纵向加速度的影响
3.6.4 坡度改变对坡面加速度的影响
3.6.5 弹性模量对坡面加速度的影响
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