水垫塘是高拱坝坝身泄洪消能的主要形式,反拱底板是一种新型的底板衬护形式,其优越性明显优于平底板,最适合做“窄河谷、大流量、高拱坝”的泄洪消能工。近年来,国内的一些学者从底板受力、反拱体形及流场特征等角度对反拱底板的稳定性进行了大量的研究,但关于底板在不同破坏模式下的稳定特性却没有人涉及。本文通过数值分析方法对反拱底板进行了非线性静力分析,并以拉西瓦拱坝坝后新体型的反拱水垫塘为背景,结合试验,对泄洪期间的动力响应进行了研究,主要成果有:(1)对反拱水垫塘底板-拱座-锚杆-基岩之间的相互作用机制进行了研究。为了全面反映水垫塘的整体受力特点,本文对不同锚固钢筋方式(无锚固、不同自由段长度等)以及相同自由段长度、不同板厚情况下的水垫塘的稳定性进行了分析,研究锚固钢筋作用机制。(2)反拱底板在上表面水压力的作用下,其拱端与拱座间可能被拉开,在温升或温降的作用下,两者之间的裂缝或错位将会发生变化。本文考虑水垫塘正常运行和检修两种情况,对反拱底板在反向荷载、温度荷载和扬压力联合作用时拱座的稳定性进行了研究。(3)高坝泄洪时,在高速水流的作用下,水垫塘承受着巨大的动水荷载冲击力。底板块与块之间的止水缝一旦被破坏,可能会引起底板块的连锁破坏。本文通过水弹性模型试验研究了底板在不同破坏模式下的上举力特性;同时,建立有限元模型,分析了不同破环模式对底板稳定性的影响。