土工膜是一种相对较薄且柔性的热塑性或热固性聚合物材料
土工膜是一种相对较薄且柔性的热塑性或热固性聚合物材料，因其优异的不透水性而被广泛用作水和气体的隔离层，在填埋场的衬垫或覆盖系统中发挥重要作用。为了保护土工膜免受穿刺损坏，通常会在其上方铺设一层土工织物。虽然这种组合提供了良好的防渗性能，但因为土工膜和土工织物之间的界面强度较弱，容易导致填埋场沿这一界面发生滑移并可能引起结构破坏。长期荷载作用下，土工膜的微凸体和基体会发生变形，这对填埋场边坡的稳定性至关重要。
土工膜表面的粗糙度对糙面土工膜（GMX）/针刺无纺土工织物（GT）界面的强度有很大影响，因为它会影响实际接触面积、摩擦力以及剪切行为。一些研究已经探讨了这些因素，例如 Stark 等人进行了 GMX/GT 界面的环剪试验，并通过电子显微镜观察了剪切前后的变化，发现磨损和纤维拉出是导致界面强度下降的原因之一。林海等人使用自制的直剪仪研究了 GMX/GT 界面的剪切特性和破坏机制，并指出 GMX 表面凸点与土工织物纤维间的勾扯作用是剪切破坏的关键因素。Zaharescu 使用三维非接触光学轮廓仪定量描述了土工膜表面颗粒的磨损，并分析了磨损的主要因素。施建勇等人则使用表面粗糙度测量仪量化了土工膜表面粗糙度，并进行了不同阶段的直剪试验，以研究界面剪切应力的发展。
目前的研究大多集中在 GMX/GT 界面剪切过程中的宏观剪应力-位移关系，但在实际应用中，衬垫系统在滑移失效前处于受压状态，因此需要考虑 GMX/GT 在剪切前的初始状态和压缩过程。先前的研究较少涉及这一方面，这限制了我们对 GMX/GT 界面强度形成机制的理解。
对于微凸体的变形，已经有了一些理论模型，如 Greenwood 等人提出的 GW 模型，它假设粗糙表面由多个独立且曲率相同的微凸体构成。唐志成等人则提出了考虑微凸体之间相互作用影响的新模型，这些模型在理论和实验上都取得了较好的一致性。
基于上述背景，一项新的研究采用大型直剪仪对 GMX/GT 界面进行了不同法向压力下的单轴压缩试验，并使用表面粗糙度测量仪来测定土工膜压缩前后凸峰的平均法向变形量。研究还简化了 GMX/GT 的压缩模型，并根据赫兹（Hertz）理论分析了微凸体的弹性变形。最终，研究结果与试验数据进行了比较，以探讨 GMX/GT 在压缩过程中糙面土工膜微凸体的变形特性。
Greenwood 等人在他们的研究中提出，两个粗糙表面的接触可以简化为一个光滑平面与一个具有特定曲率半径 \( R \) 的球体之间的接触。在土工膜微凸体与土工织物接触的过程中，随着荷载的增加，土工织物会被逐渐压缩直至达到不可再压缩的状态。然而，在实际情况下，与土工膜微凸体接触的可能是土工织物上的砾石或其他硬质颗粒。因此，在模拟土工膜微凸体与其他表面接触的过程中，我们可以假设另一表面是刚性的，并且材料是均匀且各向同性的，这意味着只有微凸体发生变形，而基体保持不变形。具体的压缩模型如图 6 所示。
在加载阶段，当微凸体开始承受荷载时，它会迅速变形，此时的主要变形发生在微凸体峰顶的小区域内，可能会出现尖峰断裂。随着荷载的逐渐增加，微凸体的变形趋于稳定，接触面积也随之增加，微凸体抵抗进一步变形的能力也明显增强。这种变形趋势的变化与微凸体的特性紧密相关，包括其形状、分布密度、表面材料等因素，这些都会影响微凸体在法向载荷下的变形量。
因此，在实际应用中，我们需要综合考虑这些因素来更准确地预测微凸体的变形情况。这对于确保土工膜与土工织物组成的衬垫系统的稳定性和耐久性至关重要。
