尾矿库是矿山三大控制性工程之一,其稳定性关系到矿山企业的经济效益和周边居民生命财产安全。近年来,我国由尾矿库溃坝而引发重大事故,给处于尾矿库周边的人民群众造成了极大损害。在我国,大部分尾矿库采用上游式筑坝法进行修筑,随着经济的发展,大多数尾矿库下游存在大型居民区。以江西省为例,在其62座“头顶库”中,51座处于谷口,尾矿坝下游为开阔区域,存在居民区及大片农作物,一旦发生溃坝,必将对此地区人民群众造成生命安全威胁,并带来巨大经济损失。因此,在进行尾矿库灾害预防性研究中,对具有开阔下游区域的尾矿库进行溃坝模拟研究是很有必要性的。针对我国尾矿库所处的现状,本文基于永平铜矿燕仓尾矿库工程,采用物理模型试验对尾矿库进行缩尺溃坝研究,并利用数值模型试验,开展同步模拟研究工作,以此来研究尾矿库在遭遇极端恶劣天气条件下,发生洪水漫顶溃坝过程,以及溃坝后水砂流演进的过程,并分析水砂流对下游开阔地区的影响程度。根据下游的受灾程度,选用合适的工程措施来保护下游居民区和种植区。本文的研究内容主要有:(1)通过数据收集及资料分析,将尾矿库按下游地形地貌条件进行分类,大致可分为两类:深切河谷地貌与开阔平原地貌。(2)介绍了物理试验的场地搭建过程,主要包括对原型尾矿库的资料分析、尾矿砂物理参数测定、物理试验模型制作、测量数据的采集与收集以及物理模型试验和数值模型试验的工况设计。(3)系统的开展了尾矿库溃坝后水砂流对下游的影响分析,以及工程措施实施后,对尾矿库下游水砂流的演进过程的影响分析。主要研究了本次物理模型试验所采用的相似比尺;溃坝过程中的水位过程线、淹没范围、淤积范围和溃口区域流速分析。针对试验中出现的灾害提出了工程防护措施,开展了具有工程防护措施的尾矿库溃坝物理模型试验,对比分析了工程措施对下游开阔区域水砂流演进作用的影响。(4)利用FLOW-3D软件对燕仓尾矿库进行了 1:1建模,对下游居民区进行定点观测,并设置不同监测断面,对水流在不同区域的流量及其变化进行监控。在此基础之上,开展了与物理模型试验相同洪水条件的漫顶溃坝实验。通过对计算结果的提取与整理,得到了溃坝全场流速云图、淹没深度云图、水砂影响范围、居民区敏感点处水深与尾砂沉积厚度、监测断面处的流量变化。而后,为了减轻溃坝水砂流对下游区域的影响,开展了工程防护措施对下游区域的影响研究,并与未设置防护试验组进行对比。通过使用两种不同研究方法来对燕仓尾矿库进行研究,并对比试验结果,可以得出以下结论:在未设置工程防护措施的情况下,下游居民区建筑建基面低于83.78m时,都会受到水砂流的影响,地势越低洼处,影响越为严重,且洪水退去后,尾砂会大量淤积在低洼地区。在采取防护措施后,水流会对建基面低于83.38m居民区建筑造成影响。并使得居民区遭受水流影响时间推后10分钟,水流洪峰到达居民区时间推后30分钟。