我国是煤炭生产大国,作为煤炭生产的伴生产品煤矸石随着煤炭的产出而与日俱增。煤矸石侵占大量土地,污染环境,严重影响和危害人们的生活与健康。煤矸石的环境治理问题已成当务之急。煤矸石在土木工程中的利用,对于煤矿地区既能解决材料短缺的困难,又能大量消耗积存的煤矸石,将产生巨大的经济效益和环境效益。目前,国内煤矸石的工程应用主要集中在路基填筑和地基回填等方面,利用煤矸石大面积填筑坝体在国内的工程中尚无先例,为使煤矸石材料满足工程应用的要求,须有针对性地对煤矸石的工程特性做必要的试验和研究工作,同时为坝体的设计、施工提供必要的依据和参考。本文在对唐山市古冶区的煤矸石做系统的物理、力学试验的基础上,对煤矸石的堆场特性、结构组成特性、颗粒破碎特性、自燃特性和水理特性做了研究和论证;通过三轴剪切试验,探讨了煤矸石材料的强度公式以及强度参数的影响因素;通过对拟设计级配和干密度的煤矸石材料的直剪和三轴剪切试验,得出了煤矸石的强度参数和本构关系,并在此基础上利用flac软件对拟设计坝体做了数值模拟,对坝体的应力和位移情况做了分析。煤矸石的各项物理、力学特性满足筑坝工程的要求,可以用于尾矿库的坝体填筑,其颗粒破碎特性克服了自身粗大颗粒过多的缺点,有利于现场碾压;渗透性随颗粒组成及压实度影响显著的特征也有利于坝体的透水设计;煤矸石的强度特征呈比较明显的线性特征可用库仑公式表示,本构关系用Duncan-Chang双曲线数学模型予以表达。整个坝体的坝趾处应力和位移最大,设计和施工中应采取合理的措施给与加固。