土工膜界面动力剪切特性数值模拟及应用

岑威钧 ，盛希璇，温朗昇

(1. 水能资源利用关键技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410014；2. 河海大学 水利水电学院，江苏 南京 210098)

土工膜是一类柔性薄膜材料，其自身物理力学特性与下垫层土石料差别较大，用于（较）高土石坝坝面防渗时，需要考虑静动力条件下两者之间的相互作用效应，即土工膜界面的剪切特性[1-2]。目前国内外已有一些土工膜与土体之间静力接触特性的相关研究。例如，Wu 等[3]通过直剪试验分别对复合土工膜与砂砾石及与聚合物混合碎石接触面剪切特性进行研究，试验结果表明前者接触面的剪应力与剪切位移呈非线性关系，而后者近似呈非线性-理想弹塑性关系。童军等[4]对复合土工膜-砂砾料垫层界面进行直剪试验研究，发现界面的摩擦因子与粗颗粒含量、相对密度呈正比。Cen 等[5-8]对土工膜与细砂、砂砾石、土工布、无砂混凝土等工程中常用的垫层材料开展了一系列界面直剪试验，得到了各类界面的抗剪强度指标，并建立了土工膜-细砂界面静力接触面数学模型；同时，对土工膜与砂砾石循环剪切特性进行较深入研究，建立了动力接触面本构模型。本文简要介绍土工膜-砂砾石界面循环剪切试验成果及相应的本构模型，通过在ADINA软件中的二次开发，对土工膜界面循环剪切试验进行数值模拟验证，在此基础上进一步开展土工膜防渗土石坝的抗震分析应用，得到地震作用下考虑界面动力剪切作用的坝面防渗土工膜的动力变形和应力结果。……