我国是一个矿业大国,尾矿库是矿山选矿厂必不可少的设施,尾矿库的安全运营不仅与矿山企业的经济效益有关,而且与库区下游居民的生命财产及周边环境息息相关。了解尾矿的物理力学特性,合理地计算尾矿坝在冲填过程中的渗流场和应力场分布是正确评价尾矿坝安全性的前提,具有重要的理论和实际意义。为此,本文以木梓沟尾矿库为研究对象,在对尾矿进行物理力学特性试验的基础上,进行尾矿堆积坝的渗流场与应力场耦合分析。首先,对各种尾矿进行了物理特性试验(颗粒分析试验、比重试验、相对密度试验、击实试验、界限含水量试验),并选取代表性的四种尾矿,对控制不同干密度所制备的重塑土样进行了力学特性试验(渗透试验、压缩试验、静三轴试验)。得到了现场沉积尾矿的物理力学特性指标,分析了渗透系数、压缩性指标、不同固结排水条件下三轴抗剪强度指标随尾矿物理性质(孔隙比、颗粒组成)变化而变化的规律,确定了各种尾矿的邓肯-张E-B模型参数,为对尾矿堆积坝进行渗流场与应力场耦合分析提供了计算参数。其次,基于物理力学特性试验得到的计算参数,利用大型通用有限元软件ABAQUS,并对其进行二次开发引入邓肯-张E-B本构模型,在考虑渗透系数随孔隙比和饱和度的变化的情况下,分四种工况模拟尾矿坝的冲填过程,进行了模拟尾矿坝冲填过程的渗流—应力耦合有限元分析计算,并基于有限元分析得到的渗流场和应力场,用圆弧法计算了尾矿坝下游边坡的抗滑稳定安全系数,确定了冲填不同尾矿时尾矿堆积坝的最大冲填高度。分析了尾矿种类、坝高等因素对尾矿堆积坝的渗流场、应力场和位移场及边坡稳定性的影响,得到了一些规律性的认识。最后,在不考虑饱和区中渗透系数随孔隙比变化且渗透系数各向同性、各向异性的条件下,考虑饱和区中渗透系数随孔隙比变化且改变不同的冲填速度、干滩长度的条件下进行应力场与渗流场耦合分析,并在不考虑应力场对渗流场耦合的条件下进行渗流分析。分析了是否考虑饱和区中渗透系数随孔隙比变化、渗流场与应力场耦合、渗透系数各向异性以及干滩长度、冲填速度等因素对尾矿堆积坝的渗流场、应力场及稳定性等的影响规律。