细粒尾矿堆坝已逐渐成为尾矿坝工程领域未来的发展趋势,其下游受溃坝威胁的群体事件造成国家和行业的安全形势日趋严峻,尾矿坝的防灾减灾问题亟待解决。本文以福建马坑矿业陈坑尾矿坝渗透破坏灾变机理研究为主线,从试样尺度、细观尺度以及工程尺度等多尺度研究分析了陈坑尾矿坝的渗透破坏特征,采取工程勘探、理论分析、室内试验、数值仿真相结合的研究方法,综合考虑分析了陈坑尾矿坝的安全稳定性。采用工程勘探方法得到陈坑尾矿坝尾矿的沉积规律,以及各沉积层的尾矿砂力学特性的变化,同时针对沉积的不均匀性和高坝应力,模拟不同细粒含量在高应力作用下的力学特性。通过室内小型渗透破坏试验和中型渗透破坏试验总结了不同细粒含量的尾矿砂试样发生渗透破坏时的现象和规律。利用CT扫描技术实现细粒尾矿的细观结构三维重构,建立数字图像信息,分析了不同细粒含量尾矿砂渗透破坏过程的细观结构表征,对比尾矿砂宏观力学特性,得到细粒尾矿砂不同渗透破坏类型的细观机理;采用分形理论分析细粒尾矿砂发生渗透破坏时不同分形维数下的破坏特征,提出了根据质量分维数的细粒尾矿砂渗透破坏类型判别准则。根据细粒尾矿砂渗透破坏进程中细观结构的表征变化,结合弹塑性理论和塑性损伤理论建立了细粒尾矿砂在渗透破坏过程中的细观结构弹塑性损伤本构模型,并通过ABAQUS子程序实现了数值嵌入,将数值实验结果与实际原状样三轴试验数据及修正剑桥模型数据进行对比,发现弹塑性损伤本构模型与原状样三轴试验数据具有更好的吻合性。根据细粒尾矿砂渗透破坏的细观机理,从提升细粒尾矿砂本身力学性能和尾矿坝体整体性能出发,进行了细粒尾矿砂絮凝固化物理力学试验,通过正交试验研究对比了几种不同类型絮凝剂、固化剂的作用效果,得到了陈坑尾矿砂絮凝固化关键因子影响机制及组合优化方案。建立全尺寸陈坑尾矿坝三维模型,采用FLAC3D软件分别分析了现有标高、设计标高两种尾矿坝在排渗条件、应力作用、絮凝剂作用、固化剂作用下的运行渗流稳定性,并对比分析了不同组合优化方案对渗流稳定性的影响机制,提出了适用于陈坑尾矿坝的渗流破坏防治对策。