管涌是导致大坝、堤防等水利设施失效的重要原因之一。管涌破坏的发生发展过程实质上是土体颗粒侵蚀、渗流场重分布以及应力状态变化等作用耦合的过程,为了揭示管涌过程中颗粒侵蚀、渗流、应力相互作用条件的管涌发展规律,本文基于现有的渗透理论,开展了向上渗流条件下无粘性散粒土管涌侵蚀‐渗流‐应力试验研究,探索了应力状态、颗粒级配和干密度影响下对土体管涌的侵蚀‐渗流‐应力耦合机理,其研究成果可以为水利工程渗透破坏的防治提供参考。本文的主要研究内容及其重要成果包括:⑴研制了管涌侵蚀‐渗流‐应力耦合试验系统,改进了散粒土管涌侵蚀试验装置中压力控制系统,主要将原来使用砝码来增加轴压,改成使用气缸加压,将围压装置改进成可以实时增大或减小,使之可以有效模拟复杂应力状态下的向上渗流散粒土管涌破坏的发生发展过程。⑵利用自研管涌侵蚀‐渗流‐应力耦合试验系统,分别开展了应力状态、颗粒级配、密实度影响下的散粒土管涌侵蚀‐渗流‐应力试验研究,基于试验结果,分析了渗透流量和水力梯度在管涌侵蚀过程中的变化规律,揭示了应力状态、颗粒级配、密实度条件下散粒土颗粒侵蚀规律。进一步分析了累积涌砂量和试样体积变化量在管涌侵蚀过程中的变化规律,得到了应力状态、颗粒级配、密实度条件下散粒土颗粒侵蚀与变形的作用规律。⑶基于散粒土管涌侵蚀‐渗流‐应力试验结果,对不同细颗粒流失量进行实时监测,并对不同细颗粒流失量发生剪切破坏时的围压值进行监测,经过公式换算,得到土体内摩擦角,分析管涌侵蚀试验过程中土体抗剪强度随细颗粒流失量的作用规律,揭示了应力状态、颗粒级配、密实度条件下散粒土颗粒侵蚀对土体强度的影响规律。⑷基于散粒土颗粒侵蚀对土体强度的变化规律,通过假设试样应力状态随细颗粒侵蚀的变化路径开展了散粒土管涌侵蚀试验,进一步揭示了土体应力状态演化与颗粒侵蚀相互作用条件的管涌发展规律。