土石坝是历史最为悠久的一种坝型,在我国占比较高。其中一些土石坝由于修建年代久远,坝体质量欠佳,加之维护不及时,致使溃坝案例时有发生。探明坝体内的渗漏通道及渗流规律是溃坝修复的前提,而由于技术限制,目前难以通过勘察的方式直接确定集中渗漏通道的位置及渗流规律。以湖北省宜昌市秭归县磨刀溪水库的除险加固工程为背景,本文拟通过实地勘察、模型试验及数值模拟等研究手段,探究土石坝渗流规律,以期为相关工程问题提供借鉴。首先,对磨刀溪水库实地踏勘,结合区域地质资料,通过钻探和坑探等手段确定大坝坝型和筑坝材料。绘制工程地质剖面图,提出工程地质问题,即磨刀溪水库大坝坝体和坝基可能存在集中渗漏通道。其次,开发了一套模型试验装置,该装置利用多种传感器监测模型各项指标如孔隙水压力和含水率,传感器的读数通过自行编写的数据采集系统完成,通过均质坝试验对传感器的准确性和模型槽的可靠性进行验证。根据模型相似性原理,结合磨刀溪水库大坝坝体的相关参数,建立了与实际工程相对应的三种坝体模型。然后,开展稳定流条件下斜墙坝模型渗流研究,结果表明,完整斜墙坝模型和坝体渗漏模型的稳定地下水位线相差不大,但坝体渗漏模型斜墙部分的水位几乎与渗漏通道平行,且渗流量是前者的3倍左右。坝基渗漏模型的稳定地下水位较前两者更低,斜墙后的坝体基本处于非饱和状态,且有细颗粒从渗漏通道流出。随后,进行非稳定流件下斜墙坝模型渗流研究,结果表明,三种模型的浸润线变化总体趋势都是在斜墙段陡降,过斜墙后较平缓。在水位下降时,浸润线出现滞后现象。插入挡水板后,马氏瓶补水速度明显变慢,说明挡水板有效降低渗流量。三种模型的体积含水率变化趋势基本一致,位于浸润线以下的含水率传感器读数接近饱和含水率,从初始值8%左右抬升至40%左右,靠近上游边坡位置的传感器读数抬升较快。压力的变化规律反应了坝体内渗流场的分布,随流线方向依次减小。水位降升时所有压力传感器读数变化趋势一致,插入挡水板后,挡水板前后的传感器数据均有不同幅度上升然后下降。最后,利用Geostudio2018的seep/w模块对三种模型进行数值模拟,与试验数据对比,发现含水率和压力变化趋势基本一致。由于水头直接作用在边坡而模型试验水位从底部逐渐上升,数值模拟结果前期靠近上游位置的浸润线较高。