降雨入渗直接影响尾矿坝土体含水率,含水率的变化会改变土体基质吸力,而基质吸力与非饱和坝体抗剪强度及稳定性紧密相关。目前尾矿坝稳定性分析和研究中很少考虑降雨入渗问题,现有的边坡稳定性分析也多是根据传统的饱和土力学理论进行的,仅考虑了“固-液-气”三相,缺乏对非饱和土体中的第四相—液-气交界面上收缩膜产生的基质吸力的研究。尾矿坝是一类特殊的非饱和土边坡,基质吸力是非饱和土体有别于饱和土体的根本特性,在稳定性计算和分析时不可忽略。基于此,本文以某尾矿坝为研究对象,首先,系统分析了基质吸力对边坡稳定性的影响机理,并以磷尾矿砂为主要试验材料,通过室内土工试验,测定了试样的含水率、密度和塑限等13项物理性质,以及黏聚力、内摩擦角和渗透系数等4项力学性质,以选定适用于后期试验的尾矿砂材料。其次,通过尾矿坝模型相似试验,研究不同雨强下,尾矿坝的入渗规律及其物理力学特性动态变化规律。然后,采用接触式滤纸法,研究了降雨入渗过程过程中基质吸力随含水率的变化规律。根据Fredlund-Xing模型绘制出尾矿砂的土-水特征曲线(SWCC),并从土体自身因素及外部环境条件两个方面分析了影响基质吸力及SWCC的主要因素。最后,在传统Mohr-Coulomb强度破坏准则基础上,根据Fredlund双应力变量理论,将基质吸力单独作为一个应力变量考虑进抗剪强度计算中。为了避免基质吸力摩擦角φb与有效应力参数?对抗剪强度计算带来的不便,同时也便于极限平衡分析软件Slide的计算,通过对Bishop和Fredlund非饱和土强度公式的组合、优化,基于含水率建立了适用于尾矿坝的“微观Mohr-Coulomb强度公式”。根据格子Boltzmann模型对基质吸力和抗剪强度参数的试验结果进行拟合分析,得到非饱和尾矿坝稳定性安全系数与基质吸力变化关系,并对比分析了考虑基质吸力前后坝体安全系数的变化规律。研究结果表明,降雨过程中随着土体含水率的增加,坝坡安全系数总体上呈先降低后趋于稳定的趋势。自坝体干燥状态至饱和状态时,按传统饱和土力学方法计算得到的安全系数降低了43%,按考虑基质吸力后的新方法计算得到的安全系数降低了61%,变化程度较传统计算方法更为显著。当含水率在土体塑限(16.1%)之前的低饱和度阶段时,传统方法计算出的安全系数较新方法的计算结果偏小,减小了约14.7%;在含水率达到塑限之后的高饱和度阶段,传统方法计算出的安全系数偏大,增大了约26.2%。因此,基质吸力对尾矿坝稳定性安全系数的增强或削弱影响非常明显,在进行尾矿坝稳定性计算和分析时应予以充分考虑。