岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (2): 365-376.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1371

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

土工膜-土工布界面动力剪切特性试验研究

侯娟1, 2, 3，邢行1，徐东1，陆向前1   

  1. 1. 上海大学 力学与工程科学学院，上海 201900；2. 弗吉尼亚大学 工程学院，夏洛茨维尔 弗吉尼亚州，22904 美国； 3. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉430071
  • 收稿日期:2021-08-18 修回日期:2021-11-03 出版日期:2022-02-11 发布日期:2022-02-22
  • 作者简介:侯娟，女，1975年生，博士，副教授，主要从事环境岩土工程、土工合成材料、填埋场膨润土垫的理论以及工程应用等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No. 51778353，No. 51978390）；国家留学基金（No. CSC201906895014）；岩土力学与工程国家重点实验室开放基金课题 （No. Z018007）；中国科学院青年创新促进会项目（No. 2017376）

Experimental study on dynamic shear characteristics of a geomembrane-geotextile interface

HOU Juan1, 2, 3, XING Xing1, XU Dong1, LU Xiang-qian1   

  1. 1. College of Mechanics and Engineering Science, Shanghai University, Shanghai 201900, China; 2. School of Engineering, University of Virginia, Charlottesville, VA 22904, USA; 3. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China
  • Received:2021-08-18 Revised:2021-11-03 Online:2022-02-11 Published:2022-02-22
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51778353, 51978390), the China Scholarship Council (CSC201906895014), the Open Research Fund of State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences (Z018007) and the Youth Innovation Promotion Association of CAS (2017376).

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摘要： 糙面土工膜（GMX）和无纺土工布（GT）是垃圾填埋场中周边衬垫系统的重要组成部分，其界面特性对于整体填埋场的稳定性尤为重要。但是，目前对GMX-GT界面的动力剪切特性研究较少。为此，利用大型直剪仪，开展了一系列全饱和条件及干燥条件下GMX-GT界面的循环剪切试验，主要研究了竖向应力、位移幅值和循环次数等对GMX-GT界面动力剪切特性的影响，并对比分析了全饱和及干燥两种条件下GMX-GT界面动力剪切特性的差异。研究结果表明，随着位移幅值的增加，GMX-GT界面呈现出由剪切硬化向剪切软化转变的特性。循环剪切作用使得界面的内摩擦角随着位移幅值的增加而增大。GMX-GT界面主要表现为剪缩特性，且总剪缩量随竖向应力、位移幅值和循环次数的增加而增加。剪切刚度随竖向应力和循环次数的增大而增大，随位移幅值的增大而减小。阻尼比随位移幅值的增大而增大，随循环次数的增加而减小，说明位移幅值会增加GMX-GT界面的能量的耗散。GMX-GT界面在干燥条件下的破坏模式与饱和条件下的存在明显差异，干燥条件下GT内部的破坏更加显著，全饱和条件下GMX表面的破坏更加明显。

关键词: 土工膜-土工布界面, 循环剪切试验, 动力剪切特性, 剪切刚度, 阻尼比

Abstract: Textured geomembrane (GMX) and non-woven geotextile (GT) are important components of the liner system in MSW landfills. GMX-GT interface characteristics are sensitive to the stability of landfills. However, the dynamic behavior of the GMX-GT interface is not well understood. A series of cyclic direct shear tests was conducted on the GMX-GT interface under dry and fully saturated conditions. The effects of vertical stress, displacement amplitude, and cycle times on the dynamic behavior of the GMX-GT interface were studied. The dynamic behaviors of the GMX-GT interface under dry and fully saturated conditions were compared. The results demonstrated that the GMX-GT interface changed from shear hardening to shear softening with the increase of displacement amplitude. Meanwhile, the internal friction angle of the GMX-GT interface increased with the increase of displacement amplitude due to the cyclic shear. The GMX-GT interface was mainly characterized by shear shrinkage. The total shear shrinkage increased with the increase of vertical stress, displacement amplitude and cycle times. The shear stiffness increased with the increase of vertical stress and cycle times, while decreased with the increase of displacement amplitude. The damping ratio increased with the increase of displacement amplitude and decreased with the increase of cycle times, indicating that the displacement amplitude increased the energy dissipation of GMX-GT interface. The failure pattern was obvious different under the two conditions. The internal failure of GT was more significant under dry conditions, and the surface failure of GMX was more obvious under fully saturated conditions.

Key words: geomembrane-geotextile interface, cyclic shear test, dynamic shear characteristics, shear stiffness, damping ratio

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[1] 庄心善, 周睦凯, 陶高梁, 周 荣, 彭承鸿, 林万锋. 循环荷载下发泡聚苯乙烯改良膨胀土动弹性 模量与阻尼比试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2427-2436.
[2] 刘飞禹, 江淮, 王军, . 砾石−格栅界面循环剪切软化特性试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1485-1492.
[3] 王柳江, 刘斯宏, 赵志杰, 沈超敏, 鲁洋. 土工袋界面动力特性的循环直剪试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1625-1634.
[4] 雷华阳, 许英刚, 缪姜燕, 刘旭. 动渗耦合作用下软黏土动力特性试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 601-610.
[5] 蒋长宝, 魏 财, 段敏克, 陈昱霏, 余塘, 李政科, . 饱水和天然状态下页岩滞后效应及阻尼特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1799-1808.
[6] 孙静, 公茂盛, 熊宏强, 甘霖睿, . 冻融循环对粉砂土动力特性影响的试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 747-754.
[7] 梁珂, 何杨, 陈国兴, . 南沙珊瑚砂的动剪切模量和阻尼比特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 23-31.
[8] 芮圣洁, 国振, 王立忠, 周文杰, 李雨杰, . 钙质砂与钢界面循环剪切刚度与阻尼比的试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 78-86.
[9] 梁 珂, 陈国兴, 何 杨, 刘景儒, . 基于相关函数理论的动模量和阻尼比计算新方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1368-1376.
[10] 周 辉, 程广坦, 朱 勇, 陈 珺, 卢景景, 崔国建, 杨聘卿, . 大理岩规则齿形结构面剪切特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 852-860.
[11] 庄心善, 王俊翔, 王 康, 李 凯, 胡 智. 风化砂改良膨胀土的动力特性研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 149-156.
[12] 张 炜，李 亚，周松望，蒋正波，吴 非，梁文洲，. 南海北部区域黏土循环动力特性试验研究[J]. , 2018, 39(7): 2413-2423.
[13] 孔纲强，李 辉，王忠涛，文 磊,. 透明砂土与天然砂土动力特性对比[J]. , 2018, 39(6): 1935-1940.
[14] 刘飞禹，施 静，王 军，蔡袁强,. 三明治形加筋土筋-土界面动力剪切特性[J]. , 2018, 39(6): 1991-1998.
[15] 吴孟桃，刘方成，陈巨龙，陈 璐. 含水率对大应变下橡胶砂动剪模量和阻尼比的影响[J]. , 2018, 39(3): 803-814.
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[1] 姚仰平，侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵，冯夏庭，陈炳瑞，江 权，张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲，门玉明，彭建兵，黄强兵，刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟，何益斌，刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超，冯夏庭，陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆，齐清兰，魏静，霍倩，周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊，姜永东，鲜学福，罗 云，张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强，杨仕教，任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
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