Page 75 - 2023年第54卷第10期

图 ２ 土工合成材料在受到顶压力作用下的不同工况
土工合成材料受到顶压力下的顶破强度 早已为学 者 所研 究，如 王 亚 飞等 ［１７］ 通 过 顶 破强力测定
等试验和现场试验，对比了两种土工织物的顶破强力、抗拉强度等性能，总结了基床防排水层的施
工工艺。张宪雷等 ［１８］ 指出防渗土工膜与垫层直接接触时，紧密贴合在细观相对不平整的垫层表面，
若土工膜适应变形能力较差，可能会在局部产生较大的变形 而发 生损 坏。姜 晓桢 等 ［１９］ 指 出在使用
坝面土工膜防渗的土石坝工程中，在水压力作用下，碎石或砾卵石垫层表面凸出的尖锐部位有可能
发生土工膜的顶破。苏有文等 ［２０］ 指出用于全装配式废水池中的复合土 工膜 除 了 要承 受废 液压力 和
张拉力之外，还要满足模块拼缝引起的梯形撕裂、模块错位或地基不均匀沉降等引起的顶破方面的
要求。岑威钧等 ［２１］ 发现土工膜的宏观缺陷主要包括顶破、刺破、胀破等因局部拉伸变形（应变）过
大引起的破损。姜晓桢等 ［２２ － ２３］ 指出土工膜在水压力作 用 下 会顺 着 垫 层中 某些 突出 颗粒 或颗粒间隙
发生局部的变形甚至被水力顶破或被突出颗粒刺破，从而导致 防 渗 结构 功 能 丧失。郑 晓 国 等 ［２４］ 指
出当岩体或土体发生位移尤其碰到石块、坚硬土块时，土工织物极易产生应力集中而因受力超过其
顶破强度发生断裂破坏。以上研究达成基本共识，土工合成材料受到的顶压力作用会严重影响其工
作性能。
为了研究土工织物在顶压受力状态下的长期蠕变性能及顶压蠕变折减系数，自主研发了土工合成
材料顶压蠕变试验装置。采用该装置对 ＭｉｒａｆｉＰＥＴ１３００土工织物进行了 ＣＢＲ圆形顶破试验以及 ４０％、
５０％和 ６０％三种荷载水平下的 ２４００ｈ圆形顶压蠕变试验，得到了顶压面积应变与顶压蠕变时间的关
系。通过试验结果计算了不同设计年限及不同顶压面积应变下顶压蠕变折减系数，并与常规拉伸蠕变
折减系数进行比较。

２ 试验装置

２．１ 设备机械组成 土工合成材料顶压蠕变试验装置如图 ３所示。顶压蠕变试验装置主要由底座和悬
挂装置、顶压结构与夹具装置、控制及量测系统三部分组成。底座和悬挂装置作为试验装置的框架，用
于支撑土工合成材料顶压荷载的施加。底座用于支撑和固定杠杆悬挂架及以上部分，两根杠杆悬挂架分
别垂直固定于底座方形尾部的两端，通过上方的稳固横梁连接，并可依据试验需要调节高度。悬挂装置
由杠杆、杠杆夹持器、压锤和砝码架组成，四部分重心在一条直线上，方向垂直于稳固横梁。杠杆支点
由杠杆夹持器连接于杠杆悬挂架的下方，高度可随杠杆悬挂架进行调节。杠杆的两端用于悬挂压锤及砝码，

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