土工膜土工布界面剪切強度研究現(xiàn)狀
土工膜具有極低的滲透系數，被廣泛應用于填埋場的襯墊系統(tǒng)中。為控制土工膜在長期使用過程中不產生過大的下凹變形，一般在其上部鋪設一層土工布。土工膜與土工布作為填埋場襯墊系統(tǒng)的一部分，其界面剪切強度受到了大量研究人員們的關注。起初，人們對ＧＭ／ＧＴ界面剪切強度的止步于定性試驗分析階段。隨著研究的不斷深入，研究人員逐漸開始對各種類型的土工膜，尤其是糙面土工膜與土工布界面剪切強度產生的原因和影響因素做出了定量分析，并總結出了相應的剪切破壞機理。
根據多種類型的土工膜與土工布界面剪切試驗發(fā)現(xiàn)，光面土工膜和糙面土工膜與無紡布土工界面的剪應力－位移關系曲線都表現(xiàn)出明顯的應變軟化特性，糙面土工膜／土工布界面的峰值剪切強度明顯高于光面土工膜／土工布界面，并且其峰值位移也更大。
通過對土工膜與無紡布界面分別在干燥和潮濕狀態(tài)下進行剪切試驗后發(fā)現(xiàn)，糙面土工膜與無紡布界面在干燥狀態(tài)下的剪應力－位移關系曲線表現(xiàn)出一定的應變硬化特性，而在潮濕狀態(tài)下表現(xiàn)為應變軟化特性；潮濕狀態(tài)下由于存在吸力作用，相同材料界面的剪切強度在潮濕狀態(tài)下更高；土工膜與土工布界面的粘聚力在干燥狀態(tài)下較大，而在潮濕狀態(tài)下將趨近為０，可以忽略不計。
根據土工膜與土工布界面的大型斜坡模型試驗發(fā)現(xiàn)，當外部剪應力小于土工膜／土工布界面的峰值強度時，界面處于彈性階段，其內部不會產生較大的剪切位移，上覆材料錨固端的拉力也很小；當外部剪應力大于峰值強度時，界面會逐漸進入到殘余狀態(tài)，并最終達到殘余強度，同時上覆材料錨固端會產生較大拉力，嚴重時甚至會被完全拉斷。
根據不同加糙方式的糙面土工膜與無紡布界面的剪切試驗發(fā)現(xiàn)，糙面土工膜與無紡布界面都具有較大的峰后強度損失，造成這種現(xiàn)象的原因包括無紡布表面纖維在剪切過程中被撕裂拉扯，使得纖維排列方式與剪切方向平行，以及糙面土工膜表面粗糙顆?；蚣y理在剪切過程中被磨損。在高法向應力作用下，強度損失的原因還包括糙面土工膜表面粗糙顆粒或紋理被壓平。
通過對土工膜與無紡布界面進行改變法向應力狀態(tài)下的的持續(xù)剪切試驗發(fā)現(xiàn)，在相同初始法向應力狀態(tài)下，土工膜／無紡布界面在改變法向應力之前所經歷的剪切位移越大，在改變法向應力之后的峰值剪切強度和大位移剪切強度越?。黄鋺冘浕潭鹊拇笮∫矔绊懜淖兎ㄏ驊χ蠓逯导羟袕姸群痛笪灰萍羟袕姸鹊拇笮?。
根據糙面土工膜與無紡布界面的剪切試驗結果，提出了糙面土工膜與無紡布界面峰后強度降低機理。研宄發(fā)現(xiàn)，在應力范圍內，無論是共擠還是層壓型糙面土工膜，峰后強度下降的主要原因都是剪切過程中糙面土工膜表面出現(xiàn)了小規(guī)模磨損。
通過對土工膜與土工布界面剪切強度與其接觸狀態(tài)之間的關系進行研究后發(fā)現(xiàn)，界面接觸狀態(tài)中糙面土工膜表面粗糙顆粒周圍裹覆的纖維數量以及裹覆纖維的密度是影響糙面土工膜與土工布界面剪切強度的主要參數，即使法向應力維持不變，通過改變界面接觸狀態(tài)也可以使糙面土工膜與土工布界面的剪切強度發(fā)生改變。
通過對糙面土工膜與無紡布界面剪切強度的形成原因及影響因素進行研宄后發(fā)現(xiàn)，影響糙面土工膜／無紡布界面峰值摩擦系數的主要因素是法向應力，而影響其殘余摩擦系數的主要因素不僅包含法向應力，還包含材料特性等其他因素；二者界面剪切強度形成的原因是剪切過程中糙面土工膜表面粗糙顆粒對無紡布纖維產生的嵌入拉伸作用，其峰值剪切強度發(fā)展到大位移剪切強度的過程即就是糙面土工膜表面粗糙顆粒達到磨損穩(wěn)定以及無紡布纖維完成定向排列的過程。
形成糙面土工膜與無紡布界面剪切強度的主要因素是糙面土工膜表面粗糙顆粒與無紡布纖維之間所產生的勾扯效應；糙面土工膜表面粗糙顆粒越高、排列越密集，所產生的勾扯效應就越強烈，相應地其界面剪切強度也越大，但是當排列過于密集時，糙面土工膜表面會變得相對均勻平整，反而會對勾扯效應產生削弱作用，導致剪切強度出現(xiàn)降低。
通過對三種快速成型技術所制成的糙面土工膜與土工布界面直剪試驗結果發(fā)現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)加糙方式制成的土工膜，鉤狀微凸體土工膜與土工布界面峰值剪切強度增加了69％。糙面土工膜表面粗糙顆粒間距和高度的改變均會對土工膜／土工布界面剪切強度產生影響。
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