随着我国家经济的快速发展,人口城市化现象集中,城市中产生的垃圾日益增多,目前我国处理卫生垃圾的主要方法仍然是填埋法,这也促使我国大中小城市进行大规模的卫生填埋场建设。然而,卫生填埋场由于具有多层防渗系统,而且防渗系统各层材料拉伸特性及界面抗剪强度存在较大差异,使得不同防渗层之间的界面剪力传递机理非常复杂,同时也造成了当采用多层复合衬垫作为防渗层时,填埋场在设计上的困难性。本文以填埋场衬垫系统中的土工合成材料和改性压实粘土为研究对象,进行了粘土与土工合成材料之间的界面剪切试验,对比分析了在不同应力水平下的应力应变曲线图变化规律,进行了土工膜与土工织物之间的界面剪切试验和界面蠕变试验,分析了在不同应力水平下的应力应变曲线图变化规律以及蠕变曲线变化规律,并确定材料之间的直剪摩擦系数、界面似粘聚力、界面摩擦角等相关参数,得出衬垫系统中各层之间的峰值剪切应力,这些参数可以为衬垫系统在实际工程中的运用提供一个参考。本文主要工作和相应的成果如下:(1)为了研究不同矿物成分的改性粘土与土工合成材料之间的界面剪切力影响,利用改进的直剪仪,对改性粘土与土工合成材料之间进行界面剪切试验,结果表明:当法向应力较低时,主要表现为两个阶段,弹性阶段、稳定阶段,在较高的法向应力三种粘土均存在三个阶段,弹性阶段、应变软化阶段、稳定阶段。其中光滑土工膜应变软化现象明显,柱点土工膜与无纺土工织物应变软化现象不太明显。柱点土工膜与无纺土工织物的应用能够有效改善衬垫系统界面的摩擦性能,缓解应变软化现象,在法向应力较高时峰值剪切力约是光滑土工膜的两倍,柱点土工膜与无纺土工织物界面摩擦性能接近。对于有纺土工织物,粘土-土工织物界面的界面剪切摩擦性能主要受土体类型和法向应力的影响,是影响整体性能的关键因素,通常在较低的正应力下触发“滑动”,在较高的正应力下触发“滑动+耕作”。耕作现象是土工织物织构开裂的主要原因。加载方向对土工织物结构产生较大影响,从而进一步影响界面剪切应力行为,其中加载方向为垂直的情况比平行的情况更难以抵抗剪切力,因为当采用垂直加载方向时,有纺土工织物容易出现裂纹,裂纹随着剪切力和剪切位移的增大扩展将会破坏有纺土工织物结构,降低有纺土工织物刚度。较高的层间摩擦不仅可以减小有纺土工织物与层间的相对滑移,而且可以增强有纺土工织物的抗剪能力。因此,应力-位移曲线将得到改善。除此之外,通过试验测得不同土工织物与粘土界面之间的似粘聚力与内摩擦角可作为工程参考。(2)填埋场复合衬垫系统中,土工合成材料与土工合成材料之间的界面摩擦性能最弱,为了研究不同种类的土工膜与土工织物之间的长期界面摩擦性能,通过改变土工膜的种类,土工织物的种类以及有纺土工织物的加载方向,对土工膜与土工织物界面进行界面剪切试验以及界面蠕变试验,试验结果表明:当采用光滑土工膜底座时,土工织物剪切位移曲线与粘土的相似,但是界面剪切强度远远低于光滑土工膜与粘土的剪切强度值,无纺土工织物、有纺土工织物经线纹理与加载方向垂直和平行,它们的界面剪切力应力应变曲线形式也相近。柱点土工膜与土工织物之间的应变软化现象不太明显,主要表现为弹性阶段和稳定阶段,即开始剪切时,剪应力迅速增大并达到峰值强度,然后随着位移的增加趋于稳定。采用柱点土工膜时界面剪切峰值强度有了较大提高。土工合成材料界面蠕变方面,无论是光滑土工膜还是柱点土工膜,在较高应力状态下都会出现等速蠕变模式,即位移随着时间的增加而不断增加,且速率相等;在相近的剪切应力下,采用柱点土工膜与无纺土工织物能够降低其蠕变速率,但降低不多。柱点土工膜+有纺土工织物(平行)与柱点土工膜+有纺土工织物(垂直)的蠕变曲线形态有所差异,主要原因为随着剪切时间的增加,在水平剪切力作用下,下表面的柱点土工膜将会拉拽着有纺土工织物界面,使其纹理结构产生微小的开裂,因此容易产生较大的位移。