在水利、土木及环境等工程中,常将土工织物用作反滤层。由于对土工织物反滤机理的认识不够清楚,现有设计准则存在局限性,以及土工织物反滤产品的功能欠佳,土工织物在反滤中的应用受到了较大的限制。工程上急需对土工织物反滤机理进行研究,研制新型反滤土工合成材料。本文提出了极限保土状态的概念,并对土工织物反滤系统结构稳定性进行了试验研究。极限保土状态是指反滤系统中织物孔径较大以至被保护土体即将发生破坏的状态,它研究在滤层孔径超过正常使用上限后反滤系统的结构稳定性。基于极限保土状态概念,研制了土颗粒成拱结构的三维模拟试验装置、细粒土结构稳定反滤试验装置和往复水流试验装置,进行了土颗粒成拱结构模拟试验、单向和往复水流条件下的细粒土稳定性反滤试验。试验研究表明,土颗粒成拱结构受颗粒形状和表面粗糙程度、滤层孔的形状和相对开孔面积等因素的影响。极限保土状态下的反滤系统结构稳定性模拟试验,得出可保持土体结构稳定的滤层最大稳定孔径。该孔径和土体的不均匀系数和曲率系数有关。土体不均匀系数越大,滤层应该选择更小的孔径。细粒土结构稳定性反滤试验表明,反滤层的孔径比较大时,反滤系统仍然能够保持结构稳定,而且也不至于发生淤堵。现有设计准则中,所选择的滤层孔径比较小,这是工程发生淤堵的重要原因。滤层设计中,在保证土体结构稳定的前提下,应该尽可能选择较大的织物孔径,以有效的避免淤堵的发生。水力梯度增加,土体中将有更多的土颗粒发生移动。内部稳定土体中,颗粒移动不会对反滤系统的结构稳定性产生明显的影响;内部不稳定土体中,颗粒有发生过量流失的可能而导致反滤系统结构失去稳定。不稳定水流的性质对反滤系统结构稳定性具有重要影响。往复水流的频率越大,往复水流的最大水头差越大,土体中将有更多的颗粒发生移动,增加土体结构失去稳定的可能性。本文将进一步揭示土工织物反滤机理,促进土工织物反滤理论、试验装置和试验技术的发展,并为防淤堵反滤设计和新型土工织物产品的开发提供依据。