随着我国露天矿产持续开采,排土场垮塌、滑坡等事故时有发生,给国家财产和人民安全造成了重大损失。本文以鞍钢大孤山露天矿外排土场为背景,通过现场调查、室内试验、理论分析和数值模拟等手段,对软弱基底排土场变形机理及控制方法开展系统研究。通过现场调研研究了排土场堆积散体的粒径分布规律和分区特征;运用室内三轴试验和数值模拟试验研究了颗粒级配对排土场散体物理力学性质的影响;通过底摩擦试验和数字散斑技术,研究了软弱基底排土场变形机理和破坏模式;基于极限平衡理论研究了排土、振动、基底软化等复杂工况下大孤山排土场的稳定性以及关键参数的影响规律;研究提出了优化排土工艺和基底注浆加固等排土场变形的控制方法,并通过底摩擦试验进行了效果对比分析。本文主要结论如下:（1）排土场散体粒径呈现明显的“上小下大”的水平分层现象,中间粒径D50和平均粒径（?）均随排土场高度（h/H）的增加而线性减小（h为测点位置至排土场坡底的垂直距离;H为排土场总高度）。细粒散体的质量百分含量P<5mm随排土场高度（h/H）的增加而增大,且呈现二次函数关系。排土场各台阶堆积散体没有出现粒径段缺失的现象,级配良好。（2）排土场散体三轴试验的峰值应力、峰值应力比均随细粒含量P<5mm的增大而线性增大;峰值应力随围压的增大而增大,峰值应力比随围压的增大而减小;散体试样变形特征呈现出低压剪胀高压剪缩的变形规律。排土场散体的抗剪强度符合指数模型:τ=A·（σ）B,其中参数A、B均随细粒含量（P<5mm）的增加而线性增大,其中 A=3.7142·P<5mm+0.3489,B=0.6808·P<5mm+0.0894;A、B的拟合系数R2均大于0.95。（3）软弱基底排土场稳定性明显低于坚硬基底排土场。坚硬基底排土场变形破坏形态呈现滑塌—牵引—推移态势。首先坡脚滑塌牵引高级边坡滑移,高级边坡由于前缘支撑力减小而卸荷松弛,在更高级边坡的推移作用下继续向坡脚滑移;由此形成排土场由低级向高级边坡依次滑移的变形破坏形态。软弱基底排土场变形破坏主要受软弱基底控制。由于排土场在重力作用下产生不均匀沉降,使边坡坡脚首先发生开裂,开裂后坡体沿基底向坡脚滑移,然后逐步向后部坡体发展,从而循环出现下沉—开裂—滑移过程,直至软弱基底上覆边坡全部失稳滑移。（4）坚硬基底与软弱基底排土场的裂隙形成机制不同:坚硬基底排土场裂隙由不均匀水平变形产生且前部坡体水平位移大于后部坡体,裂隙类型为张拉裂隙;软弱基底排土场裂隙由不均匀竖向沉降产生且前部坡体竖向位移大于后部坡体,裂隙类型为错动裂隙。（5）大孤山排土场坡顶由+150m水平堆载至+201m水平使安全系数由1.343降低至1.238;接着粉质粘土基底软化使安全系数由1.238降低至1.129;然后坡脚开挖使使安全系数由1.129降低至1.029;最后坡脚处混凝土搅拌站机械振动使排土场安全系数以6s为一周期进行周期性改变,坡脚振动工况下排土场最小安全系数为0.747,最终导致滑坡发生。（6）排土场稳定性对三级边坡堆载角度、基底粘聚力、排弃渣土粘聚力和机械振动强度的敏感程度中等,对三级边坡堆载高度、基底内摩擦角、基底粉质粘土含水量、渣土内摩擦角和一级边坡开挖角度的敏感程度高。排土场稳定性随三级边坡堆载高度和角度、基底粉质粘土含水量、一级边坡开挖角度、机械振动强度的增大而降低,随基底粉质粘土粘聚力和内摩擦角、排弃渣土粘聚力和内摩擦角的增大而增大。（7）正向覆盖式排土场滑坡模式为二、三级边坡的圆弧形滑坡。反向覆盖式排土场滑坡模式为滑塌—牵引—推移式滑坡。正向压坡脚式排土场破坏模式为重力作用下三级边坡局部的圆弧形滑坡。反向压坡脚式排土场破坏模式为沿不同级配散体分界面的基底型滑坡。正向压坡脚式排土场滑坡范围最小,滑体体积最小,稳定性高,综合效果优于其他三类排土方式对应的排土场。（8）软弱基底排土场变形防控方法主要包括软弱基底加固和选取合理的排土方式:可采用动力固结、钻孔注浆、完善排水的措施加固软弱基底;同时可采用滑坡范围小,滑体体积小,排土场稳定性高的正向压坡脚式排土方式进一步减小排土场变形。