土工膜热压致皱机理及对界面剪切特性影响规律研究

Wrinkles in geomembrane are common among impervious engineering, and one of the main reasons is the increase of temperature. The wrinkling effect has been neglected in most of the current studies on the interface shear properties of geomembrane. This project aims to analyze the forming mechanism and physical characteristics of geomembrane wrinkle under the thermo-pressure action by combining the energy method and model experiment, which can assess the geomembrane wrinkle state in landfill bottom liner. Thereafter, large scale simple-shear tests of composite liner consists of hydrated needle-punched geosynthetic clay liner (GCL) and geomembrane containing winkles are conducted to study the shear stress &displacement development laws and failure modes of the composite liner under different normal stress. Strength model which can reflect the influence of geomembrane wrinkles will be proposed for the composite liner. Finally, considering the geomembrane wrinkle state in landfill bottom liner, shear failure characteristics and shear strength of the composite liner, the improved multi-part wedge stability method will be developed for landfill liner slope with geomembrane and needle-punched GCL.

防渗工程中土工膜普遍存在褶皱现象，褶皱形成的主要原因之一是温度的升高，目前关于土工膜界面剪切特性的研究大都忽视了褶皱影响。本项目拟采用能量法和室内模型试验相结合的方法分析热-压共同作用下土工膜褶皱的形成机理和物理特征，从而可以评估填埋场底部衬里中的土工膜褶皱状态。在此基础上，开展含褶皱土工膜+针刺GCL复合衬里的饱和大单剪试验，分析复合衬里在不同法向压力作用下的剪切应力、位移发展规律和剪切破坏特征，提出能够反映土工膜褶皱影响的复合衬里整体剪切强度模型。最后，综合考虑填埋场底部衬里中的土工膜褶皱状态以及复合衬里的剪切破坏特征和剪切强度，建立适用于土工膜+针刺GCL复合衬里的填埋场边坡多楔体稳定性分析方法。

防渗工程中土工膜普遍存在褶皱现象，褶皱形成的主要原因之一是温度的升高，目前关于土工膜界面剪切特性的研究大都忽视了温度和褶皱的影响。为此，采用能量法和室内模型试验相结合的方法分析热-压共同作用下土工膜褶皱的形成机理，开展不同温度下的土工膜/土工布界面剪切试验和土工膜+针刺GCL复合衬里的水化剪切试验，分析复合衬里的剪切特性和破坏机理，提出能够反映温度和褶皱影响的剪切强度模型，建立适用于土工膜+针刺GCL复合衬里的填埋场边坡多楔体稳定性分析方法。利用薄板理论结合能量守恒方法得到了温度和压力作用下土工膜褶皱特征的理论解答，研制了土工膜褶皱试验模型盒装置和大尺寸水浴直剪装置，通过试验验证了理论计算结果和分析土工合成材料剪切强度的温度效应，提出了土工膜+针刺GCL复合衬里剪切强度的简化确定方法，建立了针对土工膜+针刺GCL复合衬里剪切破坏特性的填埋场稳定性分析方法。土工膜上凸褶皱的形成在法向压力作用下会受到极大的限制，土工膜下凹褶皱的存在会改变界面剪切强度特性。温度对土工合成材料界面剪切强度的影响较大，10℃-70℃范围内峰值强度的差值比可高达2.8，土工膜+GCL复合衬里在70℃时的剪切强度相比20℃时最大可降低74%。研究成果将来对分析填埋场等工程中土工合成材料边坡稳定性的热影响具有重要参考价值。