露天矿在开采过程中随着剥离物料的不断排弃会形成数量众多、形态各异的排土场,排土场的的力学性质和变形特征对矿山安全开采具有重要意义。排土场是由剥离物料排弃而形成的松散土石混合体边坡,在排弃过程中排土场边坡土石含量会随着不同的开采参数及排弃方式而变化,研究和掌握不同含石率下的松散土石混合体力学特性及其边坡稳定性变化规律,可为露天矿安全高效开采及灾害防治提供理论依据和工程指导。论文以露天矿排土场剥离物料为原料,采用相似级配法通过固结试验制备了四种不同含石率的土石混合体试样,通过基于GDS三轴试验仪的三轴剪切试验研究不同含石率下土石混合体的力学特性,并通过离散元法数值模拟软件PFC,对不同含石率下土石混合体宏细观力学特性和变形机理及边坡稳定性进行深入研究,主要取得以下研究成果:（1）通过开展不同含石率土石混合体的室内固结试验与三轴试验,分析了不同含石率及不同围压对土石混合体力学特性的影响,试验结果表明:随着轴向压力的逐渐增大,试样由刚开始的弹性变形阶段快速进入塑性变形阶段,呈现一定程度的应变硬化特征。围压越大,试样中土石颗粒受到横向约束力越大,被强行挤压咬合后,原本松散的“块石”起到的骨架支撑作用加强,试样强度越大。（2）开展不同含石率土石混合体柔性双轴数值模拟试验,通过颗粒流数值模拟软件建立土石混合体二维离散元模型,采用侧向柔性薄膜边界对数值模型进行伺服加载,通过对模型中颗粒细观力学参数的标定和验证来进一步探究土石混合体的宏细观力学行为、力学特性以及变形破坏机理。结果表明:试样峰值强度随着含石率的增加而不断提高,高含石率下试样应力应变曲线波动较大。随着含石率的增加,土石混合体内部受力逐渐由土体受力为转变为土石共同受力,进而为块石所形成的骨架结构完全受力。在高含石率下,土石混合体试样表现为明显的两侧鼓出的鼓肚变形破坏。（3）采用颗粒流软件,基于离散元法建立不同含石率下的细观土石混合体边坡模型,通过强度折减理论,分析边坡失稳破坏后的位移、速度、接触力等细观参数,研究不同含石率下土石混合体边坡稳定特性及其细观破坏特征。结果表明:边坡稳定性随着含石率的增加有了大幅提升,边坡模型颗粒最大位移及滑坡后边坡整体高度随着含石率的增加而减小。边坡滑坡后整体高度和稳定系数均在含石率为40%与60%间相差幅度最大,这一阶段块石形成的骨架结构限制了土体的位移增加了边坡稳定性。边坡内整体接触力、接触力峰值区域和峰值力数值均呈随含石率的增加而增加,边坡重力由土体承担逐渐过渡为土体与块石共同承担,最终完全由块石在边坡内形成的骨架结构承担。该论文有图39幅,表9个,参考文献54篇。