水库大坝是一种用来拦洪蓄水、调节水流的水工建筑物。在水资源配置的优化、防汛抗旱能力的提升、河流通航条件的改善等方面起着至关重要的作用。大坝安全涉及重大公共安全。在坝工建设中,土石坝是历史最为悠久、应用最为广泛的坝型,较长服役时间和恶劣环境下土石坝安全运行保障面临着严峻的安全挑战。土石坝溃决会对其下游人们的生命和财产造成不可估量的损失。漫顶破坏是土石坝失事的最主要原因。开展土石坝漫顶溃决模型试验和机理研究,有助于发展和完善土石坝溃决理论,对土石坝溃决风险评估具有重要意义。本文为探究极端洪水漫顶条件下的土石坝溃决机理,开展室外物理模型土石坝漫顶溃决试验研究。在预留初始溃口与无预留初始溃口两种试验工况下,研究漫顶条件下土石坝溃决时的溃口发展过程,分析土石坝漫顶溃决时坝体应力变化规律,探究溃坝洪水在下游渠段中的演进规律和水流特性。具体研究内容和结果如下:(1)在预留溃口工况下,开展土石坝物理模型试验,试验结果表明:溃口发展经历溃口冲刷、溃口下切、最终溃口形成、溃口横向扩展、溃口达到最终形态的过程。上游溃坝产生的洪水使得渠道下游土石坝发生漫顶溃决,整个坝体漫顶溃决过程经历时间较短。(2)在无预留溃口工况下,开展土石坝物理模型试验,试验结果表明:漫顶洪水首先冲刷坝体最薄弱区域,而后开始内部冲刷,形成初始溃口,溃口不断发展使得坝体溃决。上游溃坝产生的洪水使得渠道下游土石坝发生漫顶溃决,土石坝整体溃决过程发展较慢,经历时间较长。(3)两种工况下,溃坝洪水在演进过程中,主流方向由溃口位置和河势决定,洪水水位逐渐下降,同时能量大量消耗散失,继续向下游方向演进。漫顶水流的势能较大,使得渠道底床形成较大冲刷坑,水流紊动强烈,下游弯曲渠段内形成横向环流,且横向环流靠近凹岸一侧。图[32]表[9]参考文献[92]