我国尾矿库数量众多,由于形成年代不同,堆积质量和管理水平良莠不齐,存在着大量的病库和危库,潜藏着巨大的灾害风险。尤其是高堆细粒尾矿坝的病害偏多。在坝体失事造成的尾矿库灾害中,渗透破坏占有较高的比例。对于高堆细粒尾矿坝,由于尾矿颗粒较细,沉积层状结构和渗流特征受到影响,加之坝体高,深部尾矿固结压力增加,渗透性减小,渗透破坏风险加剧,使高堆细粒尾矿坝的渗透破坏问题变得较为复杂。以细粒铁尾矿为研究对象,通过开展XRD检测、电镜扫描、工程勘探、固结试验、固结渗透试验、三轴剪切试验、固结渗透破坏试验、砂槽试验、数值模拟分析,对沉积层状结构、高细颗粒含量和高固结压力影响下的尾矿渗透破坏特征开展了研究。1)基于颗粒接触状态理论,将所研究的铁尾矿分为四种类型。开展XRD检测,分析确定了尾矿粘粒和粉粒含量变化情况下其内部各种矿物成分含量变化的趋势;采用圆形度、扁平度和磨圆度对尾矿颗粒几何特征进行了描述,并与天然砂进行了比较。通过钻探取样与激光粒度分析,确定了尾矿坝内部尾矿细颗粒含量变化规律、级配情况和粒径分布特征。分析了尾矿固结特性和一维固结模型。2)开展固结渗透试验,分析了四种类型尾矿的压缩性,确定了重塑尾矿、竖直尾矿和水平尾矿孔隙比随固结压力的变化特征。分析了沉积层状结构、高细颗粒含量与固结压力影响下的尾矿渗透系数变化规律。提出了尾矿平均孔隙直径的计算方法与尾矿渗透系数计算模型。3)通过三轴剪切试验与Pdyna数值模拟,对不同细粒含量的重塑尾矿与竖直尾矿强度特征进行了分析,从强弱力链角度对沉积层状结构的竖直尾矿与重塑尾矿力学特征进行了分析。确定了尾矿沉积层状结构倾角对其强度特征的影响。4)开展固结渗透破坏试验与砂槽试验,分析了不同细粒含量与固结压力影响下的沉积层状结构尾矿渗透破坏特征。以平均孔隙直径法为基础,提出了渗透破坏模式的判别方法。对尾矿渗透破坏临界坡降进行了分析,并提出了相应计算方法,进一步分析了尾矿坝的渗透破坏演化过程,在尾矿试样渗透破坏临界坡降计算的基础上,提出了尾矿坝坝坡渗透破坏临界坡降的计算方法。5)开展数值模拟分析,确定了尾矿坝安全干滩长度与排放尾矿的细颗粒含量、固结压力和尾矿沉积层状结构之间的关系,明确了以上三种因素影响下的尾矿坝最小浸润线埋深与干滩长度的关系。并分析了尾矿坝溃坝影响,并针对研究成果,提出了相应的尾矿坝安全管理建议。论文成果为尾矿坝渗透破坏分析提供了更为准确的尾矿渗透系数计算模型、渗透破坏模式判别方法和临界坡降计算方法,对尾矿坝可能发生渗透破坏的情况进行了分析,这对预防尾矿坝发生渗透破坏,维持尾矿坝安全运行有较高现实意义。图156幅;表56个;参168篇。