在水中,几乎所有涉及泥沙运动的问题都会与泥沙运动的临界条件有关。无论是水力模型的冲淤模拟,还是泥沙输运强度的预测,均要求对泥沙运动的临界条件进行严格的验证。然而,由于粘性泥沙的性质复杂,影响因素众多,粘性泥沙运动的临界条件仍然是一个有待进一步揭示的热点问题。由于粘性泥沙具有剪切变稀和触变性,其颗粒间的粘结力在外力的不断作用下总是处在一种动态变化状态。在很多情况下,风浪流作用下的粘性泥沙属于非牛顿流体,需要从流变学的角度对此类问题进行研究。为此,本文以粘性泥沙为主要研究对象,以泥沙运动力学和泥沙流变学为理论基础,以水槽实验、流变测量、理论分析为主要研究手段,主要针对粘性泥沙的水下休止角、起动和冲刷与其流变特性之间的内在关系,开展了一系列实验与深入的理论研究,具体研究内容与成果如下:首先,在玻璃水箱中利用倾斜板进行了粘性泥沙水下休止角的测量实验,观测了不同流化状态下的细颗粒粘性泥沙的水下休止角。研究结果表明:仅仅用湿密度或含水率等参数不足以准确地反映粘性泥沙的颗粒间作用力对其休止角的影响,屈服应力和中值粒径是影响粘性泥沙的水下休止角的主要因子。粘性泥沙的水下休止角的正弦值与屈服应力之间呈线性递增的关系;而且,泥沙的中值粒径越小,屈服应力对水下休止角的影响越显著,且该影响的程度随泥沙的中值粒径的增大而逐渐减小,直至消失。根据对实验结果的分析,本文提出了以屈服应力和中值粒径为关键参数的粘性泥沙水下休止角计算公式。该公式包含流变项和重力项,分别反映粘性泥沙流变特性及泥沙颗粒自身重力对其水下休止角的影响。然后,在封闭循环水槽中开展了起动实验,观测了不同流化状态下的粘性泥沙的起动条件。研究结果表明:湿密度或含水率不足以准确地反映粘性泥沙的起动特性,而屈服应力和中值粒径是影响粘性泥沙起动的关键因素;粘性泥沙的起动希尔兹数随着其中值粒径的增大而减小,并且随着其屈服应力的增大呈指数性地增大;而且,屈服应力对起动希尔兹数的影响随着中值粒径的增大而逐渐减弱,直至消失。基于对实验结果的分析,本文提出了包含流变项和重力项的粘性泥沙起动希尔兹数计算公式,并据此对希尔兹曲线的粘性泥沙段进行了补充,绘制了修正的起动曲线图,直观地展示了粘性泥沙的起动希尔兹数随其屈服应力以及中值粒径的变化规律。尔后,在单向循环明渠流水槽中开展了冲刷实验,研究了不同流化状态下粘性泥沙的冲刷率。研究发现:湿密度或含水率不足以准确地反映粘性泥沙的冲刷特性,而粘性泥沙的屈服应力是决定其冲刷率的关键因素;粘性泥沙的冲刷率随屈服应力的增大呈指数性地下降,屈服应力越低的粘性泥沙越容易被侵蚀。据此,在Partheniades(1962)的经典冲刷公式的基础上,引入了屈服应力为关键参数,修正了冲刷系数,提出了粘性泥沙冲刷率的两种计算模式。此外,利用冲刷实验的结果验证了本文所提出的起动希尔数公式的可靠性。最后,基于粘性泥沙的起动和冲刷特性与其流变特性的关系,以及粘性泥沙在外力作用下的流变特性,提出了一种粘性底床泥沙的流化技术和相应的振动流化促冲装置,并通过水槽实验探讨了该装置对粘性泥沙冲刷的促进效果。实验结果表明:通过机械振动对粘性底床泥沙进行流化处理能显著地提高粘性底床泥沙的冲刷率;而且,振动的作用时间越长,底床泥沙被流化的程度越高,其冲刷率的提升幅度就越大。