我国是世界上矿产资源需求量和开采量最大的国家之一。目前我国95％的能源和80％的原材料依赖于矿产资源。在矿业开发活动中，人们在获得有价值的矿产品的同时也排弃了大量的尾矿渣，从而导致了大量尾矿库的出现。随着矿产资源开采速度的加大以及选矿工艺的发展，在排弃的尾矿渣数量迅猛增长同时，尾矿颗粒也越来越细，加之所堆砌而成的尾矿库在数量和高度上的增加，尾矿库溃坝风险也大大提高。近年来，因各种因素导致的尾矿库溃坝灾害事故逐渐增多,对下游人民生命、财产安全以及周边环境造成巨大危害，其社会影响也是越来越大。本着“以人为本”的发展模式，我国尾矿坝溃决灾害的预测和防治工作显得十分重要。目前针对尾矿库溃坝泥沙流动特性方面的相关研究鲜有报道，这对尾矿库溃坝灾害的防治工作带来了很大的困难。因此，开展尾矿库溃坝泥沙流动特性方面的研究，对充分认识尾矿库溃坝灾害特点和指导库区下游的灾害防治工作具有重要的意义。本文以云南铜厂铜矿秧田箐尾矿库为工程背景，运用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的综合性研究方法，对尾矿库溃决泥沙在库区下游沟谷中的运动规律、冲击力特性等问题进行了深入系统的研究。本文所完成的主要工作和取得的成果如下：　　 (1)系统地调查研究了云南铜厂铜矿秧田箐尾矿库的基本概况及库区周边环境安全，通过取样、室内土工试验、室内流变试验等一系列测试，深入系统地研究了全尾矿沙以及尾矿浆体的物理力学特性，获得了尾矿颗粒组成、静力学性质以及流变特性。并分析了尾矿库溃坝的主要力学机理，为下一步尾矿库溃坝物理模型试验研究提供基础。　　 (2)以秧田箐尾矿坝溃决泥沙流体为研究对象，利用自主研制的尾矿库溃坝模拟试验装置，依据相似理论，采用室内相似物理模型试验，首次对尾矿库溃决泥沙流体在下游沟槽中的演进规律、冲击力变化特性以及弯道超高等问题进行了深入系统的研究。在尾矿库溃坝试验研究中，分析了坝体高度、泥浆浓度、沟槽坡度、溃决口门大小以及沟槽底部粗糙条件对溃决泥沙流动特性的影响，得出了相关规律；同时结合相关理论知识分析溃决泥沙流动机理，并在相似模型试验研究的基础之上，运用量纲理论建立了适合尾矿库溃决泥沙流动特性的流速和冲击压力计算方法。基于流体力学分析方法与流体质量守恒定律，依据泥石流垂向流速与表面流速分布理论以及泥沙沉积规律，对溃决泥沙流在弯道处的超高计算公式进行了修正，提出了更符合泥石流实际运动情况的弯道超高分析方法。　　 (3)采用室内相似物理模型试验，系统地研究了在库区下游修筑拦挡坝后对溃决泥沙流缓冲效应等问题。在试验研究中，分别从拦挡坝高度、拦挡坝级数两方面对防护效果进行了深入探讨，并对拦挡坝工程的防护机理进行了分析。在结合前人的理论研究成果和本次模型试验的结论基础之上，对基于拦挡坝工程条件下溃决泥沙流沿程能量耗散特征进行系统的分析，得到了单位质量泥沙流体能量随着流动距离的增大呈非线性减小的趋势。通过对沿程能量耗散率的分析，深入探析了泥沙流沿程能量耗散机理，即运动边界条件的突变是泥沙流发生能量突变的前提，并提出了泥沙流运动过程中增大能量耗散速率的措施。　　 (4)基于能量理论的流体力学分析方法在研究泥沙流运动、动力学方面提供了简便可行的理论基础和框架，结合模型试验结果，利用能量理论建立了尾矿坝溃决泥沙流体在遇到与泥沙流运动方向垂直的拦挡建筑物后的冲高数学模型，并对之进行了试验验证。　　 (5)基于突变思想，建立了尾矿库溃决泥沙起动的力学模型，得出了泥沙起动的势函数，并根据尖点突变理论建立了泥沙流体起动的尖点突变模型，从力学的角度运用尖点突变模型对泥沙流起动机理进行分析，得到了泥沙流起动的充要条件。　　 (6)以有限元方法为基础，采用FLUENT3D大型流体计算软件根据实验提出的尾矿浆流变模型对有无拦挡坝情况下的尾矿库溃决泥沙流动特性进行了对比研究与分析。得出了在库区下游修筑相应的拦挡坝可有效地减缓泥沙对下游的冲击。