土工布是一种以纤维或者成纤聚合物为原料,采用针刺、纺粘、机织等纺织手段制备而成的产业用纺织品。由于其具有较高的机械强度,耐老化、过滤、防护及排水等性能良好,因而被广泛应用于各种土木工程中,如:垃圾填埋场、矿山、隧道等领域。在垃圾填埋场中,土工布是防渗系统的重要组成部分之一,其被用来将土工膜与垃圾土隔离开,防止土工膜被垃圾土中的尖锐物品刺穿或割裂,以起到保护土工膜的作用。然而,垃圾土中的有机物分解、自然降雨、地震等原因都有可能导致垃圾填埋场边坡上覆垃圾土有沉降趋势或发生沉降,使得土工布受到巨大拉力而断裂,引发垃圾填埋场局部甚至整体失稳,造成有毒有害废液渗漏,带来严重的环境污染。因此,制备一种聚四氟乙烯自润滑复合土工布以减小土工布在垃圾填埋场边坡上使用时所受到的拉力,提高其防断裂可靠性,具有重要的科学意义和实用价值。本文首先对土工布在垃圾填埋场边坡上的受力规律及其界面剪切机理进行了分析。再采用硼酸三甲酯对聚四氟乙烯微粉进行改性,并对改性机理和工艺进行了研究,以改善聚四氟乙烯固体润滑层的润滑性能。最后制备了一种聚四氟乙烯自润滑复合土工布并分析了其表/截面形貌、力学性能、界面剪切机理、耐久性和防断裂可靠性。主要研究工作和成果总结为以下几个方面:(1)通过对土工布在垃圾填埋场边坡上受力规律的分析,推导了其随边坡角度变化的受力方程,并结合工程实例研究了抗老化聚丙烯短纤针刺土工布在垃圾填埋场边坡上的受力规律及界面剪切机理,提出了制备一种聚四氟乙烯自润滑复合土工布以减小土工布在垃圾填埋场边坡上使用时所受拉力的研究思路。结果表明:垃圾土/土工布界面摩擦角大于土工布/土工膜界面摩擦角且两者差异较大,是土工布在垃圾填埋场边坡上受到巨大拉力而断裂的主要原因之一。垃圾土/抗老化聚丙烯短纤针刺土工布界面剪切力主要由两接触面的相对运动以及较弱的分子间吸引力引起的。(2)若聚四氟乙烯微粉具有较好的亲水性和粘结性,则可以均匀分散在水性树脂乳液中且和树脂形成较强的粘结强度,提高聚四氟乙烯固体润滑层的润滑性能。因此,基于对聚四氟乙烯表面粘结机理的分析,采用硼酸三甲酯为表面改性剂以提高聚四氟乙烯微粉亲水性和粘结性,并分析了其作用机理。同时,考察了硼酸三甲酯改性对聚四氟乙烯固体润滑层润滑性能的影响。结果表明:硼酸三甲酯与聚四氟乙烯微粉以配位键相粘结,且硼酸三甲酯水解后使得聚四氟乙烯微粉表面出现大量羟基,可以有效地改善聚四氟乙烯微粉亲水性和粘结性以及聚四氟乙烯固体润滑层的润滑性能。(3)研究了硼酸三甲酯浓度、溶液温度和处理时间对改性聚四氟乙烯微粉亲水性和表面元素组成的影响,并采用正交实验法优化了硼酸三甲酯改性聚四氟乙烯微粉的工艺参数。结果表明:上述三个因素均对改性聚四氟乙烯微粉的亲水性和表面元素组成有较大影响,采用优化后的工艺参数所制得的改性聚四氟乙烯微粉亲水性较好。(4)采用改性聚四氟乙烯微粉和水性氟碳树脂乳液为主要原料,以抗老化聚丙烯短纤针刺土工布为基材,制备了一种聚四氟乙烯自润滑复合土工布,并对其表/截面形貌、力学性能以及界面剪切机理进行了分析。结果表明:润滑层中聚四氟乙烯微粉质量分数和乳液粘度对聚四氟乙烯自润滑复合土工布表面形貌及其与垃圾土之间的界面摩擦角有较为明显的影响。聚四氟乙烯自润滑复合土工布表面形貌良好,润滑作用明显,其由聚四氟乙烯固体润滑层、过渡层和土工布层三部分组成,拉伸性能满足应用要求。垃圾土/聚四氟乙烯自润滑复合土工布界面剪切力主要由两者表面的粗糙峰相对运动所引起的,界面中的分子间吸引力几乎为零。(5)对聚四氟乙烯自润滑复合土工布的耐久性和防断裂可靠性进行了研究,分析了垃圾土/聚四氟乙烯自润滑复合土工布界面摩擦角及聚四氟乙烯自润滑复合土工布表面形貌的耐光、耐酸碱、耐氧化和耐金属离子稳定性。同时,还考察了边坡角度、水平侧向压力系数对聚四氟乙烯自润滑复合土工布受力的影响。结果表明:其具有较好的耐久性和防断裂可靠性。