近年来,国内外城市路面塌陷事故频发,造成了严重的人员伤亡和经济损失。已有研究表明,地下供排水管道的老化、破损与渗漏造成的管周土壤流失是导致路面塌陷事故发生的重要因素。本文针对管道破损口周围水土侵蚀机理开展研究,具有重要的研究价值与意义。首先搭建物理模型试验平台以开展土壤侵蚀试验研究,利用干燥工况下的18种不同颗粒层材料,循环供水排水工况下的16种不同颗粒层材料,针对决定发生不同程度土壤侵蚀的临界孔口颗粒尺寸比开展了试验研究,并探究了颗粒粒径、颗粒层高度、颗粒尺寸比、细颗粒含量、循环周期数对土壤侵蚀量的影响。其次,搭建物理模型试验平台,针对小于临界尺寸比的颗粒层开展孔口渗漏试验,对3种不同颗粒层、8个不同水压进行了24组试验,探究了颗粒粒径、颗粒层装载效应对孔口渗流量的影响。管道破损口土壤侵蚀试验结果表明:土壤侵蚀剧烈程度可划分为“直接堵塞”、“不完全侵蚀”、“完全侵蚀”3种,存在侵蚀程度发生转变的临界孔口颗粒尺寸比:干燥工况下为3.3～5,循环供水排水工况下为1.67～3.3,可将不同土体的侵蚀抗性强弱划分成“直接堵塞区”、“临界区”和“完全侵蚀区”3个区域。均质颗粒层试验结果表明,颗粒层高度对侵蚀量没有明显影响,随着颗粒粒径的减小,侵蚀量增加;间断级配颗粒层试验结果表明,侵蚀量随着细颗粒含量的增加而增加,随着颗粒尺寸比的增加而减小。基于孔口颗粒流模型推导出侵蚀量预测公式,实测侵蚀量对公式拟合结果良好,且循环供水排水工况下的拟合系数大于干燥工况,说明管道超负荷运行导致的渗漏是造成路面塌陷风险的重要因素。孔口渗漏试验结果表明:由于装载效应的影响,重复试验工况下孔口渗流量存在偏差,该偏差随着颗粒粒径的减小而减小;且观察到流线分散和收缩两种不同水流流态。基于渗流模型、伯努利能量方程推导出了孔口渗流量计算公式,实测流量对公式拟合结果良好,拟合得出的渗漏系数随着颗粒粒径的减小而减小,由于装载效应造成的渗漏系数偏差随着颗粒粒径的减小而减小。