堤防,作为江、河、湖泊的挡水建筑物,在防御洪水的作用不言而喻。土质堤坡在渗流作用下稳定性研究涉及到水力学和土力学等学科交叉知识,探索不同下降速度作用下的非稳定渗流,考虑渗流场与应力场耦合分析对堤坡稳定性的影响,对工程具有重要的实用价值。本文主要结合理论分析、砂槽模型实验和数值模拟等三种方式研究非稳定渗流场的变化规律及对堤坡稳定的影响,并考虑渗流场与应力场耦合作用下堤坡的变形。首先探讨了渗流的基本理论,在此基础上通过比尺关系进行砂槽模型实验,准确得出砂土、粘土材料的堤坡在水位下降时的非稳定渗流物理变化过程以及堤坡发生的沉降变形,重点研究了骤降过程中的堤坡非稳定渗流对堤坡稳定性。结合砂槽模型试验结果,基于数值模拟软件Geo-Studio采用极限平衡法,研究水位下降作用下二元混和土堤坡安全系数的变化规律,进一步探索了流固耦合作用对堤坡稳定性的影响及发生的位移。同时利用有限元软件COMSOL Multiphysics,采用有限元强度折减法探索水位骤降条件下堤坡发生的位移、塑性贯通区及折减后的安全系数,从而与极限平衡法进行的边坡稳定进行对比分析,使得研究内容更完善。由地形测量系统测得的地形,分析得出不同下降速度下地形变化的规律,骤降速度对堤坡地形产生的影响较大。通过数值模拟表明,渗流力表现为不利于堤坡稳定的滑动力,考虑流固耦合作用,水位下降作用下砂土与粘土接触面易产生接触冲刷渗透破坏,分析表明不同下降速度对堤坡稳定的影响程度不一,降速越大对堤坡影响越大。本文将砂槽模型试验、数值模拟结果对比分析,得到相近、有效的规律,证明研究的可靠性。