尾矿库溃坝事故会对下游一定范围居民的生命财产安全和周边环境带来严重威胁,天气原因等不确定性因素使得库内水位暴涨漫顶的概率存在,开展极端条件下的尾矿库漫顶溃坝分析十分必要。物理模型试验方法是研究溃坝分析的重要手段,然而模型坝的相似问题是困扰技术人员的一大难题。为更好地开展尾矿库相似漫顶溃坝试验,本文从修建尾矿坝的尾砂和粘土材料的剪切强度特性入手,探索土体抗剪强度与水流冲刷起动抵抗力之间的关系,开展尾砂材料起动试验和粘土坝的漫顶溃坝试验,分析了常重力条件下开展尾矿坝起动相似模型试验的可行性。本文主要研究内容包括如下:(1)首先基于临界状态理论所推导的砂类土抗剪强度与孔隙比关系理论表达式。再采用不同颗粒级配的铜尾砂和钨尾砂开展了一系列固结试验和直剪试验,试验结果验证了采用理论公式预测砂类土抗剪强度的可行性,并分析了尾砂抗剪强度的影响因素和相关规律。(2)从水流冲刷下泥沙的起动特点入手,根据极限状态下泥沙颗粒的受力平衡分析,推导出泥沙起动的理论公式,将泥沙起动与土体的抗剪强度建立关联性。利用自主研制的新型起动试验装置,开展了不同粒组和不同干密度条件下的起动试验。将理论公式计算得到的起动切应力值与通过试验得到的起动切应力值进行了对比分析。(3)利用起动流槽装置开展了不同压实度情况下的均质粘土坝漫顶冲刷试验,试验证实不同压实度状态对均质粘土坝起动切应力的影响很大,通过控制粘土压实度来控制模型坝的起动状态是可行的,进而可以改善尾矿库漫顶溃坝缩尺模型中的起动相似条件。