海洋工程结构基础的局部冲刷是引发结构破坏的关键因素,以往的研究工作主要关注实心桩柱,但是在实际工程中,透水结构也在海洋工程结构中广泛应用。因此,为了了解透水结构的局部冲刷特性,本文将透水结构简化为开孔的立柱模型,采用物理模型试验探讨了以下三部分内容。首先,本文研究了单向流作用下开孔方柱的局部冲刷特性。通过改变孔的直径,获得不同孔隙率的试验模型。试验使用UDV监测模型周围冲刷深度变化,使用三维地形扫描仪扫描冲刷完成后的地形,分析孔隙率对冲刷发展过程的影响。试验结果表明,随着正面孔隙率增大平衡冲刷深度S₀显著减小,时间尺度T^*增大,局部冲坑范围和沙丘距离几乎都呈直线型减小,但是侧面孔隙率对冲刷发展过程不会造成明显影响。其次,本文进一步研究了串列开孔方柱间的相互影响作用。试验结果表明,当模型间隔G/D<4,群桩的冲刷以整体冲刷为主,串列立柱形成一个整体的冲刷坑,随着间隔的增大,冲刷过程由整体冲刷演变为单个立柱的局部冲刷;前方立柱的冲刷发展过程、最终冲刷深度几乎不受后方立柱的影响;当后方立柱冲刷能力较弱时,随着间隔增大,后方立柱在前方模型形成沙丘最高处时所受影响最大,冲刷深度最小;当后方立柱冲刷能力较强时,随着间隔增大,前方立柱的影响逐渐减弱。最后,本文对单向流作用下单个开孔方柱的冲刷防护进行了试验研究。试验在立柱周围的沙床表面布置抛石堆,能够削弱立柱前方和两侧的马蹄涡对沙床的淘刷作用,减小局部冲坑的深度和半径,维持立柱的稳定性。试验选用了两种直径的石块,通过改变抛石层数以及抛石范围,观察这些变量对冲刷防护效果的影响。试验结果表明,在抛石范围比较小的时候,石头直径较小时防护效果更明显;增大抛石范围,抛石堆更稳定,防护效果明显增强;增大抛石层数n,防护效果明显增强。冲刷深度最大能减少96.4%,除了模型角点处,模型四周基本不发生冲刷。