尾矿坝作为一种特殊的水工建筑物,是关乎国计民生的重要公益性基础设施,其稳定性方面的研究一直是重中之重。随着计算机技术的高速发展,数值计算方法逐渐成为尾矿坝稳定性分析的主流,其中以有限元法为主的数值计算方法更是得到了越来越广泛的应用。而在进行尾矿坝静动力稳定性的有限元计算分析时,如何建立完整、准确、直观的有限元计算模型一直是数值模拟分析的重要研究方向。由此,本文通过集成化方法最优组合CATIA、HYPERMESH、ABAQUS三个软件的优势,运用有限元法对尾矿坝进行三维静动力稳定性计算分析,为尾矿坝稳定性的数值模拟研究提供了一种新思路,进而为尾矿坝的安全运行管理提供技术支撑。具体研究内容及结果如下:(1)采用CATIA软件建立尾矿坝三维几何模型。通过CATIA软件建立尾矿坝三维几何模型,包括地质体、初期坝和堆积坝三大部分,研究了尾矿坝三维建模的关键技术,包括地质模型的建立,并给出了具体操作流程。结果表明:这种三维建模技术考虑到了库区地形影响和坝体的结构特征,使尾矿坝的边界条件更加符合实际情况,增强了模型的完整性、准确性。(2)采用HYPERMESH进行尾矿坝有限元网格划分。通过HYPERMESH软件对尾矿坝进行几何清理和3D网格划分,研究了在不同材料属性区域进行几何清理和网格划分的关键技术,并给出了具体操作流程。结果表明:这种网格划分技术完全满足尾矿坝这种复杂结构的高质量网格划分,不仅提高了计算的收敛性,而且保证了结果的可靠性和合理性。(3)尾矿坝静力稳定性分析。静力计算采用有限元强度折减法,通过Mohr-Coulomb模型实施,编写相应的INP文件的历程数据,最后将完整的INP文件导入ABAQUS软件中求解。先进行地质体的初始地应力平衡,再分析坝体的应力场、位移场以及塑性流动变化。结果表明:尾矿坝顺河向位移出现反向涌起现象,横河向位移有向坝体中间挤压变形的特点,竖向位移自上而下呈层状分布;坝体自重效应明显;初期坝对堆积坝的塑性扩展起到重要的阻隔作用。(4)尾矿坝动力响应分析。动力计算采用时程分析法,通过等效线性模型实施,编写相应的INP文件的历程数据,最后将完整的INP文件导入ABAQUS软件中求解,以分析坝体的应力场、位移场以及加速度响应。结果表明:尾矿坝位移有中间大两侧小、底部小表面大的变形分布特征;坝体整体未出现拉应力破坏现象;加速度响应随坝体高程的增加而增强,最大加速度响应发生在坝坡表面。