水库大坝作为水利基础设施与防洪工程体系的重要组成部分,在优化水资源配置、提升防汛抗旱能力、改善河流通航条件等诸多领域发挥着重要作用。水库大坝一旦发生溃决会产生灾难性的破坏。土石坝是国内外坝工建设中历史最为悠久、应用最为广泛的坝型。受建造时期经济和技术条件等限制,许多土石坝质量和建设水平较低,存在诸多安全隐患,严重威胁下游地区的经济社会发展和生态环境稳定。纵向裂缝是土石坝最普遍的震害现象之一,但目前针对土石坝纵向裂缝的研究相对较少,纵向裂缝对土石坝漫顶溃决过程的影响尚不清晰。开展极端洪水漫顶条件下的土石坝纵向裂缝次生灾害和坝体溃决机理研究,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和溃坝洪水预警及应急预案制定具有重要意义。本文开展了洪水漫顶条件下纵向裂缝发展以及坝体漫顶溃决室外模型试验,研究了漫顶条件下土石坝纵向裂缝发展规律和坝体溃决过程,探究了上游溃坝洪水胁迫下的下游土石坝连锁溃决过程,分析了溃坝洪水在下游渠段中的演进规律和水流特性,并建立了土石坝溃决参数预测模型。具体研究内容和成果如下:(1)开展室外土石坝漫顶溃决试验,探究了土石坝漫顶溃决过程,根据试验观测结果将典型土石坝模型(未预设纵向裂缝但预设初始溃口)的漫顶溃决过程划分为四个阶段。研究了上游溃坝洪水胁迫下的下游土石坝连锁溃决过程,研究结果表明:下游土石坝在上游溃坝洪水胁迫下发生全面漫顶,坝体溃决过程发展较快,溃决历时较短,与典型土石坝的逐渐溃决过程存在显著差异。(2)根据模型试验结果比较了是否预设纵向裂缝、预设纵向裂缝尺寸、是否设置初始溃口对土石坝漫顶溃决过程的影响,研究结果表明:其他试验工况一定时,增大纵向裂缝尺寸以及设置初始溃口均会加速坝体溃决过程。(3)建立了土石坝漫顶和管涌两种溃决模式下洪峰流量和溃口平均宽度的预测模型,拟合优度、显著性和对比验证等模型评价结果表明预测模型精度较高,能够快速、有效地预测由不同溃决模式下的土石坝溃决洪峰流量和溃口平均宽度。图[27]表[13]参考文献[84]。