渗透破坏是导致堤坝溃决失事的主要原因之一,具有时间跨度长、空间尺度大、危害程度高的特点。超重力试验具有“缩尺”、“缩时”的特点,能够还原模型真实应力水平,减少物理模拟的时间成本和空间需求。然而,目前超重力对土体渗流特性影响机理尚不清楚,土体的渗流特性受到体力、面力等因素的综合影响,且现有的超重力渗透侵蚀试验结果与理论结果存在较大差异,严重制约了超重力下堤坝渗透破坏试验的有效性和可靠性。本文基于ZJU-400超重力离心机平台和一维渗透侵蚀试验装置,理论分析了超重力下渗流模型,开展了无粘性土在超重力下的渗流和流土破坏的试验研究,具体包括:1.对常重力一维渗流侵蚀装置的水力加载系统、控制系统和数据采集系统进行了优化,使其能兼具高水头（i＜140）精准稳定调节、土样多点水头压力测定、大跨度渗流流速测定（1-10000m L/min）等功能。基于微元体受力平衡关系,分析了离心加速度不均匀对渗流模型的影响,并讨论了由加速度不均匀导致的模型与原型渗透力的误差,其误差仅为0.58%,可以视为均匀重力场。通过理论分析,给出了离心超重力场下的流速与试样两端总压力差、外加压差（面力）和位置压差（体力）的关系,并考虑了体力、面力两者占比变化时对渗流特性影响,为后文试验设计奠定理论基础。2.在超重力10-60g和常重力环境下开展了3种级配无黏性土一维土柱的渗流对比试验,探究了离心加速度对多孔介质渗流特性的影响,考虑不同体力、面力占比时的渗流特性。结果表明:超重力下土体的渗透系数和流体的临界雷诺数（达西流向非达西流转化的临界雷诺数）没有发生改变。A、B两组试样在达西流范围内（Re＜3.8）,C组试验可观察到非线性现象,其流态转变的临界雷诺数Recritical=4.8;体力、面力在渗流过程中可以相互转化。3.在超重力（30g、50g）和常重力环境下开展了3种级配无黏性土一维土柱的流土对比试验,观察了不同重力场下均质无黏性土流土的演化规律、破坏机理。结果表明:超、常重力下均质无黏性土流土破坏过程可分为2个阶段。第一阶段土体未发生侵蚀,其渗透系数基本相等,满足达西定律;而后土体中颗粒不断流失,其渗透系数缓慢变化直至发生突变,这一阶段土体演化出“发生→发展→破坏”的流土破坏过程,且超重力下流土破坏程度更剧烈。研究发现流土破坏时的临界水力梯度的相似比为NX（χ小于且接近于1,且随着离心加速度增大而减小）,试验值小于理论预期值,采用超固结状态下侧向土压力系数模型分析了X变化原因。并结合比例系数χ变化关系,给出了临界水力梯度和离心加速度的关系式。以上研究成果为后续渗透侵蚀的离心模型提供了必要的理论支撑。