本论文以攀枝花学院足球场拱坝边坡工程为依托,根据研究区域的剖面形态、水文地质条件、人工湖蓄放运行方式等特征选取昔格达土、灰土和粗砂作相似材料,在钢化玻璃箱(长×宽×高=1800mm×800mm×900mm)中制作了几何相似比(长度尺寸)C=30的物理边坡模型(1340mm×800mm×833mm),模拟边坡在不同渗流水头作用下坡内土体的含水率、渗透系数、渗流量和浸润线等随时间的变化关系以及边坡产生裂缝或失稳时的临界饱和度情况的渗流过程,同时运用ABAQUS软件对各工况下边坡渗流稳定性进行强度折减数值分析得出以下结论:(1)在不同渗流水头条件下,单位时间渗流量随坡降变大流量增多,且近乎线性增加。单位时间渗流量随时间增长先递增再递减,最后达到稳定,且渗流水头越大渗流量的峰值也越大。单位时间渗流量随水头增加而增多。(2)各测压管水头与渗流距离的关系在不同渗流水头作用下,变化趋势具有一致性,都是随渗流距离增加而平稳下降,然后到一定渗流距离是突然下降,短渗流距离测压管的水头较高,远距离的较低,而且坡降越大测压管的水头不论渗流距离远近,都越高。渗流过程中总共绘制了四条浸润线。(3)边坡在渗流作用下,从低水头到高水头边坡渗流达到稳定需要的时间越短且时间变化较大,由31h-6h。其次土体体积含水率随时间增加先增加然后达到稳定且各含水率传感器变化一致。(4)边坡坡脚在饱和度达到0.88时开始产生裂缝,当饱和度达到0.90时坡脚局部开始垮塌,当饱和度达到0.92后裂缝贯穿整个边坡宽度达到边坡稳定性临界状态,边坡发生失稳破坏时的饱和度为0.97。(5)土体的饱和度对土的粘聚力影响很大,当达土体到饱和时粘聚力接近于零,土的内摩擦角受饱和度影响不大。边坡安全系数随饱和度增加下降较快,当土达到饱和(0.95)时边坡失稳,且边坡安全系数下降率为64.6%。(6)采用ABAQUS软件通过强度折减法对昔格达土质回填边坡在渗流作用下的进行稳定性的有限元分析,分析结果显示:昔格达土的粘聚力和内摩擦角在渗流作用下强度折减下降很快,折减率分别为79.6%和82.2%,昔格达土质回填边坡在不同饱和度下安全系数降低较大。(7)边坡变形在不同水头作用下的水平位移模型试验结果与数值模拟结果变化趋势一致。模型实验的最大水平位移为45.9cm,数值模拟的最大水平位移为38.78cm,结果相差7.12cm,差率为15.5%;在不同水头作用下昔格达土质回填边坡的安全系数模型试验和数值模拟结果趋势一致,都是随水头上升而减小,但两则大小相差较大。