根据上覆层与下伏砂层的协调变形情况，将上覆层概化为完全不变形的刚性上覆层以及与下伏砂层始终协调变形的柔性上覆层，并利用室内试验对这2种极端情况进行模拟。通过对试验过程中的土体破坏情况、渗透流量、涌砂粒径以及破坏后土体的颗粒组成等方面进行分析，发现具有刚性上覆层的双层堤基在接触面上易形成空洞，而柔性上覆层较刚性上覆层具有更强的抗渗透破坏能力;同时，具有刚性上覆层的堤基发生渗透破坏时粗颗粒更易流失。对渗透破坏过程中的渗流场进行数值模拟，对比了不同渗透破坏阶段的水力梯度分析情况，简要分析造成2组试验差异的原因所在。研究结果表明，使上覆层与下伏砂层保持协调变形是控制渗透破坏发展的有效方法，建议在堤基建设时尽量增加上覆层柔性，使上覆层与下部土体有协调变形的能力。