在当代岩土与环境工程领域，土工合成材料凭借其优异的力学性能与工程适应性实现了规模化应用，已成为基础设施建设与环境保护工程中不可或缺的关键材料。在交通工程领域，这类材料广泛服务于城市公路路基、高速铁路路堤的加筋加固以及挡土墙的稳定性提升，通过与土体的协同作用有效增强地基承载能力、抑制沉降变形，显著延长工程服役寿命。在水利与环保领域，其应用同样深入，从河道生态护岸的防渗加固到大型水利枢纽的防渗体系构建，再到垃圾填埋场的污染阻隔系统，土工合成材料均发挥着核心防护作用。
然而，在垃圾填埋场这一特殊工程场景中，土工合成材料衬垫系统的应用面临着严峻的稳定性挑战。填埋场衬垫系统由土工膜、土工布、膨润土衬垫等多种材料复合而成，其内部界面的抗剪强度普遍低于垃圾体自身强度。当受到外部荷载或内部应力作用时，这些界面会率先发生滑移以消耗剪力，这种特性虽在一定程度上缓解了局部应力集中，却显著增加了填埋场整体失稳与变形的风险。历史工程事故数据充分印证了这一隐患：美国加利福尼亚州 Kettlemam Hills 危险废弃物填埋场、法国某垃圾填埋场等多起重大失稳事件中，均出现了填埋体沿衬垫界面的大规模平移破坏，其中 Kettlemam Hills 填埋场更是发生了约 49 万 m³ 危险废弃物的侧向位移，造成了严重的环境与安全后果。钱学德与 Koerner 对国际上 15 起大型填埋场失稳案例的系统研究进一步揭示，80% 以上的破坏属于沿衬垫界面的平移破坏，仅少数为垃圾体内部的圆弧滑动破坏，这表明衬垫界面力学特性已成为控制填埋场稳定性的核心因素。
针对土 - 土工合成材料界面力学特性的研究已开展多年，形成了较为丰富的成果体系。冯世进和孙锦剑的研究明确指出，垃圾填埋场底部衬垫系统中，土 - 土工膜界面因剪切强度偏低成为典型的薄弱环节，是诱发失稳破坏的主要突破口。值得注意的是，垃圾填埋场的服役环境并非恒定，其内部温度场会因有机物降解、化学反应等过程发生显著变化。已有监测数据显示，城市固体废弃物填埋场内垃圾土的常规温度可达 60~90℃，而含铝废弃物等特殊垃圾的填埋区域，温度甚至能突破 100℃。这种极端温度环境会引发土工合成材料的热氧老化，导致聚合物分子链断裂、材料脆化，进而造成弹性模量、刚度及抗剪强度等关键力学参数的显著衰减。韩卓韦等针对 GCL+GM 复合衬里的研究也证实，温度偏离室温（20℃左右）后，材料的峰值剪切强度与大位移抗剪能力会明显下降，且温度变化还会改变界面破坏模式。这些发现表明，温度与应力的耦合作用对砂土 - 糙面土工膜界面力学性能的影响机制，已成为当前环境岩土工程领域亟待深入探索的前沿热点问题。
为精准揭示温度与法向应力耦合作用下砂土 - 单糙面土工膜界面的力学响应规律，本研究依托大型温控直剪仪开展系统性物理试验。试验严格参照 DIN EN ISO 12957-1:2019 标准规范设计，采用尺寸不小于 300mm×300mm 的剪切盒，确保试验尺度与工程实际相匹配。试验方案将重点控制两大关键变量：温度变量覆盖 10℃至 100℃的宽范围区间，既包含常规环境温度，也涵盖特殊废弃物填埋产生的极端高温；法向应力则依据填埋场不同深度的应力条件，设置多梯度荷载水平。
在试验实施过程中，砂土试样将按照干密度 1750kg/m³（±5%）的标准压实度填充，土层厚度确保不小于最大粒径的 5 倍，以模拟真实工程中的土体状态；单糙面土工膜试样经平整处理后固定于剪切盒内，避免褶皱影响界面接触状态。通过同步采集剪切过程中的法向应力、剪切应力及相对位移数据，绘制完整的剪应力 - 剪切位移曲线，重点分析温度与法向应力耦合作用下界面峰值剪切强度、残余剪切强度、摩擦角等关键参数的变化特征，揭示界面从弹性变形到非线性增长再到稳定阶段的演化规律，为垃圾填埋场衬垫系统的优化设计与长期稳定性评估提供科学依据。
