土工膜能够比土体更好的抵抗变形能力

土工膜（geomembrane，GM）具有良好的防渗性

能够比土体更好的抵抗变形能力，在城市卫生填埋

场、有色金属冶炼池和输水渠道等环境土工和水利

工程中的应用越来越广泛 . 土工膜的岩土力学性质

（例如拉伸特性和界面剪切特性）是其工程应用的

重要支撑，拉伸和剪切等试验手段是 GM 岩土力学

性 质 测 试 的 主要 手 段（包 承 纲 ，2006；冯 世 进 等 ，

2008；肖朝昀和涂帆，2010；钱学德等，2011；Bacas

et al.2015.2020; Morsy and Rowe.

现有关于 GM 拉伸和界面剪切等工程力学特性的研

究大都在室内常温下进行，然而这与 GM 在填埋场

衬里、有色金属冶炼池等环保工程中所处的地质温

度环境有较大出入 .

岩土工程中土工模所处的温度环境差异较大，

常温下的 GM 力学测试结果未必能反映其工作状态

实的真实力学性能 . 地球温度环境的差异性会影响

岩土材料的力学性能，进而直接关系到工程安全性的

正确评估（刘明亮等，2020；何成等，2021）.研究人员

通过对 Philadelphia 某一填埋场监测发现，填埋场封

该系统的温度环境会随季节而发生变化，其温度与

当地季节温度循环吻合并在 0~30 ℃间循环（Koern⁃

er and Koerner，2006）. 填埋场内部发生的有机物降

解及各类化学反应可使内部温度超过 60 ℃（Calder

and , 2010 ;Stark et al.2012 ; Hanson et al.

2015）；铝矿和镍矿等有色金属冶炼过程中的酸浸

废土则可达到近 100 ℃的高温（Martin et al.，2013；

Listyarini，2017；Rowe et al.，2020）.GM 的弹性模量

随温度升高显著降低，线膨胀系数随温度升高而增

大（Rodriguez and Filisko，1987；许四法等，2010）. 长

时间光照或温度升高也可能使得 GM 内形成较大温

度 应 力 甚 至 产 生 褶 皱（Chappel et al.，2012；Take

et al.，2012），所幸具有一定法向压力的砂保护层厚

度 能 够 极 大 限 制 褶 皱 的 形 成（Fairbrother et al.，

2019；Rowe and Yu，2019）. 如前所述，温度变化对

GM 的材料力学性能影响显著，而考虑温度效应的

GM 抗拉强度和界面剪切强度等工程岩土力学特性

对工程安全和 GM 应用具有重要参考价值 .

现有关于 GM 界面剪切特性的温度效应研究尚

不 多 见 ，在 温度 0~33 ℃范围 内 ，GM/GT（geotex⁃

tile）界面的界面强度会随温度的增加稍许增大，同

样温度的周期变化显著影响土工膜的界面剪切特

信（Akpinar and Benson，2005；Abdelaal et al.，

2015）.为了进一步揭露 GM 的工程力学特性和量化

填埋场等工程中环境温度对 GM 工程力学特性的影

响规律，本文开展不同温度条件下的 HDPE 膜拉伸

试验、GM/GT 界面和 GM/砂土界面剪切强度试验

研究 . 拟通过试验揭露 GM 工程力学特性的温度影

相机制，为完善高温地质环境中 GM 工程力学特性

的温度效应研究提供支撑 .