浓密尾砂料浆地表堆存技术在尾矿库安全管理方面具有显著优势,得到越来越多矿山的关注。浓密尾砂作为一种典型的非牛顿流体,具有显著的触变性,流变性更为复杂,中央式排放堆存坡度难以精准计算。浓密尾砂流变特性是获取中央式排放堆体形貌、堆存坡度的依据,而触变性是流变性的重要方面。传统流变学理论忽视浓密尾砂的触变性,预测效果差。分析浓密尾砂的触变性及其对中央式排放堆存坡度计算的影响能够进一步推动浓密尾砂地表堆存技术的发展。本文从稳态-瞬态行为表征、触变性本构模型及影响触变性因素、堆存坡度计算模型、堆存数值模拟四个方面展开研究,主要研究成果如下:1)探讨了研究浓密尾砂触变性的方法基础。首先通过静置-启动实验确定了浓密尾砂的触变性。接下来对比了触变环法和恒剪切速率法,发现后者更适用于获取浓密尾砂触变性数据。浓密尾砂料浆在低剪切速率时表现出显著的剪切应力衰减,提出采用F-S模型描述这一现象;另外,浓密尾砂稳态流变曲线在低剪切速率区间具有显著非线性,建立PAP模型以表征浓密尾砂的稳态流变性。2)建立了浓密尾砂料浆的触变性本构模型。引入结构参数λ,构建了触变性动力学模型,模型包含8个参数,能够表征复杂剪切历史下的浓密尾砂料浆瞬态流变行为。结合本构模型可知,浓密尾砂料浆的屈服应力与结构参数λ紧密相关,结构参数为1时,屈服应力为静态屈服应力;结构参数为0时,屈服应力为动态屈服应力;浓密尾砂屈服应力在动态屈服应力和静态屈服应力之间变化。在此基础上,进一步探究了尾砂质量浓度、颗粒平均粒径影响下的浓密尾砂触变性演化规律,构建了基于质量浓度、平均粒径的稳态剪切应力和瞬态剪切应力的单因素预测模型,从不同角度验证触变性本构模型的有效性。3)开展了浓密尾砂料浆中央式排放堆存实验与理论研究。设计了研究浓密尾砂地表堆存行为的三维堆存-测量装置,发现用PAP稳态流变模型确定静态屈服应力能更准确地预测实验室内单层和多层堆存行为。讨论了几种现有预测模型存在的问题,基于水平直角坐标系和润滑理论修正了堆体形貌控制微分方程,避免了传统模型中所预测的错误的非单调堆体形貌。进一步研究发现,多层堆存过程中,单层排放厚度的大小显著影响堆存坡度,随着单层堆积厚度的减小,堆存坡度不断增大。4)基于触变性本构模型开展浓密尾砂中央式排放堆存行为数值模拟。首次将触变本构模型和VOF模型耦合应用于浓密尾砂料浆触变性模拟,分析堆体形貌随时间的演化规律。将模拟结果和模型试验结果相比较,验证了触变性理论分析浓密尾砂堆存行为的有效性,发现了堆体底面屈服应力随着流动距离增加而减小的规律。以西澳大利亚Sunrise Dam矿浓密尾砂堆存系统为工程背景,优化了堆存坡度计算模型,考虑了浓密尾砂触变性的影响,计算结果与现场数据吻合。在此方法基础上,探讨了排放速度和料浆浓度对堆存坡度的影响,提出减小排放速度和提高料浆浓度两个技术建议以提高浓密尾砂中央式排放堆存坡度。