冲刷是导致桥梁水毁的主要原因,严重威胁到人民生命财产安全。桥梁桩基冲刷是水流从桩基周围淘掘并带走泥沙及其他物质的过程,是一个关于水流、泥沙和结构之间非常复杂的相互作用问题。针对这类问题,模型试验一直是主要的研究手段,目前针对桥梁桩基冲刷问题国内外学者已经开展了大量研究,但已有冲刷试验主要侧重于冲刷结束后冲刷深度和冲刷坑形态以及单桩基础周围流态变化的分析,而针对冲刷过程中冲刷坑的形态演化、复杂桩基结构周围流态变化等问题的研究甚少。本文将人工合成透明土材料与粒子图像处理技术相结合的可视化模型试验技术应用到桩基冲刷模型试验中,首先初步探究了透明模型砂的水力学特性,然后利用自主开发的可视化水槽试验装置,重点研究了桩基冲刷侵蚀问题和柔性防护措施。主要工作和结论如下:（1）自主开发了一套可视化水槽试验装置,试验装置由循环水槽系统和粒子图像测量系统构成,并对装置进行了调试率定。（2）基于熔融石英砂与正十二烷和15#白油混合液所制备成的透明土,通过室内试验研究了透明模型砂的水力学特性,包括基本物理特性、休止角和起动流速。试验结果表明,各粒径组模型砂容重相差甚小,干容重随粒径增大先增大后减小;模型液属于典型的牛顿流体;液下休止角随中值粒径的增大而增大,并与自然休止角进行了比较;粒径组为0.1～0.2 mm的模型砂的起动流速随液体深度增大而增大,并通过沙莫夫公式进行拟合,吻合效果较好。（3）选取液体深度和流速两个水流控制因素,开展了9组桥梁桩基冲刷侵蚀的可视化模型试验,分析了水流条件对桩基周围水流结构、冲刷坑演化过程的影响规律。试验结果表明,来流流速分布满足对数分布律,下游流场存在回流区且随下游流动逐渐向来流流场恢复;冲刷起于桩基上游端中部,发展至承台上游端两侧角点后逐渐向承台两侧扩展,但会因水流条件差异而在不同的阶段达到平衡;冲刷坑竖断面和水平面范围随流速的变大而变大,但随液体深度的变大而略微变小。（4）选取深度、宽度和区域三个柔性防护体控制因素,开展了7组桥梁桩基冲刷柔性防护的可视化模型试验,分析了防护体参数对防护效果的影响。试验结果表明,防护深度和防护区域的防护工况均表现出较好的防护效果;探究防护宽度因素的4组工况中,仅1/4基准宽度的防护工况的防护体周围出现了明显冲刷坑,其余防护效果表现较好。