尾矿库是矿山重大危险源,近年来,由于选矿工艺的提高,尾矿粒径越来越细,且我国地震活动十分活跃,尾矿坝地震稳定性问题备受关注。本文以甘肃厂坝铅锌矿尾矿库为例,采用现场试验和试验室测定的手段,对细粒尾矿的沉积规律、固结变形特征、动力特性进行了研究;采用理论分析和数值计算的方法对尾矿坝的溃坝机理和地震反应情况进行了分析;介绍了尾矿坝干堆技术并对其抗震性能进行了研究。本文的主要研究内容及成果如下:(1)通过现场勘探和室内试验分析了细粒尾矿的工程性质:厂坝铅锌矿全尾矿为细粒粉土尾矿,塑性指数为7.4,颗粒级配较好;细粒尾矿的沉积分选作用较差,坝体大部为尾亚黏土,坝壳为尾粉砂;提出了描述尾矿平均粒径分布的波状模型;传统上以颗粒组分对尾矿坝地质剖面进行概化分区的方法并不适用于细粒尾矿,提出了基于平均固结度指标的剖面概化分区方法。(2)通过动强度及共振柱试验发现:围压从400kPa增加至800kPa,全尾矿不同特征周次对应的的动剪应力比下降值约为0.01;震级对全尾矿的总应力强度指标影响不大,其内摩擦角介于21.0°~22.2°之间。在最优含水率时,尾矿的最大动剪切模量和围压之间呈线性增长关系,其动剪切模量以及阻尼比与剪应变的变化关系符合三参数的Davidenkov模型。(3)通过尾矿的抗液化试验发现:在低剪应力条件下可将细粒尾矿的液化过程分为:孔压快速增长、孔压稳定增长、结构破坏、完全液化四个阶段,提出了相应的双S描述模型,该模型也适用于砂土。液化后细粒尾矿的应力应变关系可分为:近零有效应力状态、有效应力增长、流动变形稳定发展三个阶段,并提出了描述应力应变关系的三参数模型;固结围压、相对密度对尾矿的液化后流动变形特征的影响较为明显,而加载速率的影响较小;不同围压下尾矿在液化后的加载过程中,最终孔压比介于0.7~0.9之间。(4)用Geo-studio计算软件对尾矿坝进行了地震反应计算,分析结果表明:在Ⅷ度地震烈度下,尾矿堆积坝坝顶位置水平移约为7cm,垂直位移约为3cm,在水平方向上,地震加速度的放大系数为1.9,在垂直方向上,地震加速度的放大系数为2.16;初期坝坝顶位置水平移约为-1.3cm,垂直位移约为-0.1cm,水平方向加速度放大系数为2.2,垂直方向加速度放大系数为1.98。堆积坝下部与初期坝结合部位可能发生局部破坏,应采取工程措施进行加固。堆积坝部位的静力安全系数为1.926,初期坝部位的静力安全系数为1.894,地震过程中,坝体的最小安全系数Fs在1.4以上,尾矿坝的的整体抗滑稳定性较好。(5)为提高尾矿坝的抗震性能,主要可以从以下几个方面采取措施:改变筑坝方式,降低坝体内部浸润线,土体加筋,加密坝体。介绍了一种新型尾矿干堆技术,干堆技术的关键在于尾矿脱水环节,压滤干堆法中压滤机的处理量较小,运行成本较高,主要适用于小型矿山,而膏体堆存方法更适合大型矿山。Geo-studio软件计算结果显示:采用干堆法进行筑坝,坝体的静力稳定性及抗震稳定性均明显优于传统筑坝方法。