我国共有10万多座矿山，丢弃的废石产生了大量的排土场。排土场、矸石山等占地已达(1.4～2.0)×104km2，并以每年340km2的速度增长。土地价格的上涨推动着排土场扩容和增高，衍生出一系列的地质灾害现象，造成了巨大的生命财产损失。　　 由于排土场具有覆盖面积广阔，深度大，及现场筛分工作量大的特点，研究排土场粒径级配分布时，只能选择1-2剖面，每个剖面选择上中下3个测点进行筛分工作，且只能在排土场表面进行筛分，深度一般不大于1m，统计面积不超过2m2。因此，现有的排土场粒径调查结果只是对级配粗略的统计分析，且只适用于排土场表面，对于排土场内部的排土料级配规律，更是无法得知。　　 本文以峨口铁矿跑马岭排土场为工程背景，采用模型试验，离散元模拟数值试验方法对上述问题进行了系统研究，核心内容如下:　　 (1)设计了一套进行排土场模型试验的装置，利用4组粒径分别为0.0075cm、0.02cm、0.1～0.2cm、0.8～1.0cm的材料，模拟排土料倾倒时的自然分选过程，并对形成的排土料自上而下分为12分区进行分层筛选统计。得到了各粒组在每个分区中的含量，并得到了级配在整个排土场空间的分布规律。提出了排土场现场取样方法，研究成果可以为现场划分筛分高度提供指导，用最少的测点取得尽可能准确的级配数据，且分区模型能够更好的反应排土场整体性质。　　 (2)利用上述试验装置，进行了排土体模型的破坏试验研究。采用自然分选形成排土体模型，通过抬高模型一侧来使边坡发生破坏，得到了碎石排土体模型破坏发生的规律。利用反演参数进行试样稳定性分析，得到了自然状态下排土体的安全系数。　　 (3)采用PFC软件，模拟排土料的三轴试验，研究粗细粒含量对力学参数的影响。通过利用已有的大三轴试样，得到计算所需的微观参数，通过这些微观参数来研究排土料中各粒组含量对力学参数的影响，将结论与前人的研究成果比较，证明了利用PFC模拟排土料的三轴试验是可行的，且可以很好的表征排土料试样的离散性与组成随机性。　　 (4)利用前述模型试验得到的级配分布规律，分析了工程中常见的3种堆排模式排土场的级配规律。计算了3种排土场模型的稳定性，对比了其剪应力、塑性区、位移的分布规律，提出了排土方法选择的依据。