尾矿坝是堆存金属及非金属等矿山选矿废弃物的构筑物,其数量及坝体高度随国家对矿产资源的巨大需求随之快速增加。而尾矿坝溃坝造成人员伤亡和有害污染物下泄的事故屡屡发生,给人民生命财产造成巨大损失,对环境安全构成严重威胁。因此尾矿坝稳定及加固技术等已成为各国政府、矿山企业和学术界所关注的重大课题。本研究结合工程实践,在高堆尾矿坝物理学指标变化规律、高堆尾矿坝三维渗流控制优化、高堆尾矿坝三维静动力稳定性、尾矿坝排渗体淤堵对坝体稳定性影响、尾矿坝加高扩容关键技术研究及应用等方面进行了认真探索。并将其研究结果应用于尾矿坝加高、加固实践,得到如下主要结论：(1)通过深钻孔勘探揭露及多种原位测试结果分析,高堆尾矿坝深部的干容重指标要显著高于浅部,堆积坝体同一空间位置,同样埋深下干容重指标随时间明显增加(16年增长约10%),浅层渗透系数降低约6倍,深层降低约12倍；提出了高堆尾矿坝稳定性分析中可按前期、后期分区统计选取力学指标的观点并用于实践。(2)依据实测坝体勘探面,首次分区采用渗透系数,拟合实际排渗设施反演分析,建立三维非均质各向异性渗流数学模型,并预测分析坝体加高后渗透安全需要的排渗设施形式和数量。根据当前坝高及规划加高坝体在已建立的排渗系统作用下的渗控结果,对规划坝高增设排渗设施等多种渗流控制布置,经计算与分析,提出规划坝高时渗流控制的优化布置。(3)开展了三维静动力的稳定分析、地震参数复核及人工合成地震动加速度时程曲线,为动力分析提供了符合现场的地震参数。采用基于有效应力法的EFES-3D计算程序,对加高后的坝体应力应变场进行了数值模拟和坝坡稳定性分析,得出应力应变场分布和液化评价,提出了三维静动力稳定安全系数计算方法。(4)开展了尾矿坝排渗体淤堵机理的现场和室内试验,分析了排渗体淤堵程度对渗透稳定性的影响。排渗效率不小于70%,坝体浸润线可满足安全要求。提出并应用了防治淤堵的工程技术措施。(5)提出并实施了大口辐射井-水平孔-插板立体排渗降低浸润线及综合法加高加固坝体等关键技术且得到推广应用,提高尾矿坝体安全性,提高了尾矿库充填系数。