復合土工膜的材質柔軟且伸長率大,能適應相對較大的變形,同時還具有設計方便、抗滲效果更好、施工效率更好、造價更低的優勢,因而在包括圍堰、堤壩、引水渠在內的各類水利工程項目中得到了應用。在水利工程中,復合土工膜通常與墊層、水穩層、過渡層等組成復合防滲結構,但由于復合防滲結構界面的抗剪強度小于各材料結構本身的抗剪強度,很容易在復合土工膜與墊層、襯砌結構之間形成滑裂面,破壞復合土工膜防滲體,從而導致建筑物失穩和變形,由此可知復合土工膜與墊層材料、襯砌結構之間的相互作用機理直接關系到工程結構的穩定與安全。

(1)復合土工膜與墊層界面的剪切特性經歷了彈性階段、彈塑性和殘余強度三個階段,呈現明顯的非線性特征;隨著界面剪切位移的增大,位移在0.6~0.8mm附近時,進入彈塑性階段;剪切位移在9~11mm附近時,進入殘余階段。

(2)膜后含水率的變化對復合土工膜與墊層界面抗剪強度具有顯著影響。隨墊層含水率的增大,界面峰值抗剪強度和殘余抗剪強度呈非線性減小的趨勢;墊層材料的含水率從0%增大到8.5%,界面峰值抗剪強度最大降幅達到了21.71%和21.50%。

(3)在相同的工況下,隨著墊層材料含水率的增大,界面峰值抗剪強度、殘余抗剪強度均呈減小趨勢,膜后水分對界面抗剪強度的“潤滑效應”體現為界面摩擦角的減小,導致復合土工膜與下墊層間產生滑動破壞,在復合土工膜防滲體的設計和運行中應對此重視。