我国是矿业大国,尾矿库分布点多面广,尾矿库溃坝事故时有发生。尾矿库溃坝尾砂下泄给库区下游居民、农田、建筑设施和周边生态环境造成严重影响,导致人员伤亡和财产损失。导致尾矿库溃坝的因素主要有洪水漫坝、地震液化和渗流破坏等。据调查统计,国内外尾矿库溃坝事件大多由坝体渗流破坏引起,因此,对尾矿库坝体稳定性和溃坝危险性的研究尤为重要。本文以尾矿库坝体渗流破坏为研究核心,利用遥感动态监测、无人机航拍地形测量、现场详细调查、室内物理力学试验以及二维、三维数值模拟分析手段,构建了一套尾矿库坝体稳定性和溃坝危险性评价技术方法。本文首先对2016年8月8日洛阳市新安县铁门镇大沟河尾矿库溃坝过程进行了反演分析,验证了上述方法的有效性;在上述研究基础上,对四川省攀枝花市米易县黄龙乡境内白马尾矿库坝体稳定性和溃坝危险性进行了预测评价,为该一等特大型尾矿库的安全运营提供了第一手基础数据和技术支撑。得出的主要结论如下:(1)通过多期遥感影像监测和现场调查发现大沟河尾矿库在溃坝前库容已基本达到饱和状态。该尾矿库溃坝是在库容达到饱和的情况下,由于连续降雨导致尾矿坝浸润线迅速上升,稳定性急剧下降,最后失稳溃坝,溃坝模式为滑动崩决型。通过二维和三维数值模拟反演分析,尾矿库变形主要发生在坝体左侧靠近坝顶位置。随着降雨时间的增长,浸润线近似平行于坝体下游坡面迅速抬升,坝体变形逐渐加大,稳定性逐渐降低;当库区水位达到510m近坝顶将要发生溢流时,坝体沿着左侧滑动面产生滑动,最后失稳溃坝。通过Massflow反演分析,溃坝后尾矿砂流在下游运动堆积,总运动历时630s,运动堆积范围长2300m,最大宽度180m,平均厚度6m,影响范围达3.20×10~5m~2。尾矿砂流在初期运动较快,到一定程度后运动变缓,运动平均速度约3.6m/s。(2)白马尾矿库主要危险因素是坝体不断堆积加高,浸润线上升,坝体在承受较大库容压力作用下发生渗流破坏。通过数值模拟分析,白马尾矿库在现基础上还能继续堆积加高约180m。尾矿坝每堆积加高10m,尾矿水溢出面升高2m左右,尾矿坝的变形增加0.5~1m。随着坝体堆积高度的增加,其浸润线逐渐升高,浸润面不断扩大,坝体本身荷重增加,变形量逐渐加大,稳定性逐渐降低,靠近坝顶位置处会优先失稳,溃坝模式为滑动崩决型。通过Massflow模拟,在极端情况下,尾矿库下泄砂量总量约7.15×10~7m~3,溃坝后尾砂沿着沟道一直向下游运动,830s后止于安宁河,运动堆积范围长达6km,最大宽度600m,最大厚度37m,范围约2.90×10~6m~2。居民地A位于尾砂运动堆积高危险区,京昆高速位于中危险区,鲁家河坝安置房和安宁河位于低危险区。(3)利用遥感动态监测、无人机航拍地形测量、现场详细调查、室内物理力学试验以及二维、三维数值模拟分析手段构建的尾矿库坝体稳定性和溃坝危险性评价技术方法是比较系统和有效的,该方法可适用于受渗透破坏威胁最大的尾矿库,对其进行坝体稳定性和溃坝危险性评价,提高了评价工作的准确性,为尾矿库坝体稳定性和溃坝危险性评价提供了技术参考。(4)本文研究认为,坝体浸润线和库容是对尾矿库影响最大的因素。库容的增大,尾矿库自重增加使得坝体下滑力增大;库区水位上涨,尾矿砂含水量增加使得尾矿砂自重增加,坝体滑动力增大,同时,尾矿砂受水渗入后软化,饱和部分抗剪强度降低,两者相互耦合,导致坝体变为不稳定而沿着某一滑动面产生滑动,最后发生溃坝。在尾矿库生产运行过程中应严格把控库区水位高度和库容,要定期进行安全检查,防患于未然。