对于使用分离式复合土工膜进行水平防渗的平原水库,地下水位的上升、库区水位的降低以及缺陷渗漏等都会引起分离式复合土工膜的气胀现象。为了对分离式复合土工膜的气胀现象进行研究,将其简化为环向约束球形鼓胀变形模型,选择大屯水库实际建设中使用的土工膜的类型与土工布的规格作为分离式复合土工膜气胀变形试验的试验材料,进行试验方案设计,推导应力和张应力计算公式,使用改进后的鼓胀变形专用的试验设备进行了分离式复合土工膜环向约束球形鼓胀变形试验研究,总结其鼓胀变形及破坏的规律,得出的主要结论如下:(1)通过对比分离式复合土工膜的应力和张应力计算公式的计算结果,表明张应力计算公式有明显优势,能更好的描述和分析试样发生鼓胀变形的力学特性。(2)膜布组合形式是分离式复合土工膜鼓胀变形的最主要影响因素,夹具尺寸是分离式复合土工膜鼓胀变形的次要影响因素,加载速率对分离式复合土工膜鼓胀变形的影响有限。(3)由于土工布的渗透性,土工布位于试样最底层能与压力介质直接接触时,其不会对整个试样的力学变形性质产生影响,位于能直接接触压力介质的土工布属于处于鼓胀变形无效位。(4)分离式复合土工膜的张应力和应变曲线可以分为“类土工布型”和“类土工膜型”两种类型;其中“类土工布型”的张应力和应变曲线可分为线性、屈服和强化破坏三个阶段,而“类土工膜型”的张应力和应变曲线可分为弹性、塑性和弱化破坏三个阶段。(5)分离式复合土工膜的鼓胀破坏是受变形控制的破坏,其破坏顺序为土工布先于土工膜。虽然土工布能限制土工膜的鼓胀破坏,但不能完全阻止,建议使用分离式复合土工膜进行水平防渗的平原水库在建设时在膜下留有一定的排气措施。(6)对于“膜下布上”组合形式的分离式复合土工膜,在鼓胀压力的作用下发生鼓胀变形并达到一定鼓胀高度时,此时上层土工布承受的鼓胀压力为单一土工布到达该鼓胀高度时的承受鼓胀压力,而下层土工膜承受的鼓胀压力为单一土工膜达到该鼓胀高度时的承受的鼓胀压力。