土石壩是世界上**古老的壩型之一,有著悠（yōu）久的建造曆史。據統計,全世界超過15m的土石壩（bà）共有29000餘座,僅在中國就有15000餘座。土石壩具有對地基要求較寬鬆,施工簡（jiǎn）單方便,適應性強,抗震性能良好,工作可靠、壽命長、管理簡便等優點,是世界上應用**廣的壩型。由於土石壩（bà）的築壩材料絕大部分（fèn）是當地土料、石料、砂礫料或土石混合料,其滲透係數都較大。因此（cǐ）,土石壩的防滲（shèn）結構（gòu）就成為工程設計和施工的重點,土石壩防滲措施的研究也就成為了重要的研究課題之（zhī）一。 土工膜作為一種新型的防滲（shèn）體,和傳統的土石壩防滲體(粘土心牆、混凝土麵板、瀝青混凝土防滲（shèn）體等)比（bǐ）較,有其自身的（de）優（yōu）點。但是隨（suí）著土工膜的不斷推廣應用,也出現了一些工（gōng）程問題。這主要是我們對土工膜的一些工程特性還不是（shì）很清楚。為了更加深入地了解土工膜的工程特性（xìng）,為土工膜的進一步推廣應用提供理論依據。本文采用試驗研究、數值計（jì）算和理論分析三種方（fāng）法對土石壩壩體、壩基和水庫庫區土工膜防滲體力學特（tè）性和滲透係數進行了研究。 試驗研究包括兩項內容：(1)采用TZY-1型土工合成材（cái）料綜合測（cè）定儀測定了複合土工膜與粗粒料墊層結構麵的摩（mó）擦角和（hé）粘聚力,複合土工膜與（yǔ）幹燥的粗粒（lì）料、含水率3%、6%和8.5%的粗粒料墊層結（jié）構麵之間的摩擦（cā）角平均值和粘聚力（lì）平均值（zhí）為別為26.7°、15.9kPa；27.59°、16.76kPa；28.87°、23.95kPa；32.32°、26.14kPa;且摩擦角和粘聚力都隨粗粒料含水（shuǐ）量的增大而（ér）增大。(2)采用自行研（yán）製的非散粒體材料摩（mó）擦角測定儀測定（dìng）複合土工膜與粗粒料墊層結構麵之間（jiān）的摩擦角,複合土工（gōng）膜與幹燥的、含水量（liàng）3%、6%和8.5%的粗粒料的摩擦角分別（bié）為30.4°、31.5°、32.5°、34.3°。同樣可以得到摩擦角隨粗粒料含水（shuǐ）量的（de）增大而增大的規律。 在工程應用中,當采用摩擦角和粘聚力進（jìn）行計算時,根據粗粒料含水率的不同,摩擦角可以（yǐ）在26.5°-32°之間取值,粘聚力可以在15.9kPa-26.14kPa之間取值；當隻采用摩擦角（jiǎo）時,可在30.4°-34.3°之間取值。當然摩擦角和粘聚力的取值,需要根據（jù）複合土工膜（mó）的特性和粗粒（lì）料的性質、剪切條件等進行綜合（hé）考慮,使試驗（yàn）方法盡可能與實際情況相符合。 數（shù）值計算包括：(1)采用有限差分方（fāng）法研究複合土工膜心牆土石壩的力學特（tè）性（xìng）。為了探討複（fù）合（hé）土工膜在壩體中的應力變形規律（lǜ）,結合新疆呼圖壁河複合土工膜心牆堆（duī）石壩,采用三（sān）維土工格柵單元模擬複合土工膜與壩體結構麵的相（xiàng）互作用,討論了三維土工格柵單元的9大參數,選取其中必要的5大參數進行結構計算,得出了壩體和複合土工膜在施工完建期、蓄水期、蓄水（shuǐ）期加8度地震工況下的應力變形規律。計算（suàn）結果顯示,複合（hé）土工膜在端部出現了應力集（jí）中現象。 (2)采用有限元方法研究複合土工（gōng）膜斜牆土石壩的力學特性。利用第三（sān）章的試驗結（jié）果,選（xuǎn）取合適的摩擦（cā）係數（shù）,采用庫侖（lún）摩擦(coulomb friction)模型模（mó）擬複合土工膜與粗（cū）粒料墊層結構麵的摩擦特性（xìng）,然（rán）後結合（hé）一座複合土工膜防滲斜牆土石壩,采有限元計算方法,分析（xī）複合土（tǔ）工膜土石壩這種新型壩型的力學特性（xìng）和變形規律。 (3)采用有限元方法研究土石（shí）壩複合土工膜防（fáng）滲斜牆的抗滑穩定性。在分析複合土工膜防滲體抗滑（huá）穩定機理的（de）基（jī）礎之上,結合實際工（gōng）程（chéng）,進行複合土（tǔ）工膜防滲體的抗滑穩定計算。在（zài）計算中討論了滲流計算的三種邊界（jiè）條件,針對複合土工膜斜牆壩這種新型的壩體,給出了符合這（zhè）種壩型的滲流邊界條件,並計算（suàn）了複合土工膜壩的孔隙水壓力,**後分（fèn）析計算了壩體複合土工膜（mó）防滲體的抗滑穩定。從計算結（jié）果可以（yǐ）得（dé）出,土石壩複合土工膜防滲（shèn）體斜牆的臨（lín）界滑動麵近似為一個（gè）平麵,該平麵（miàn）為壩體墊層與複合土工膜上界麵（miàn）的接觸麵。 理論分析包括庫區局部土工膜防滲體的抗（kàng）裂研究和大麵積土工膜防滲體的滲漏估（gū）算研（yán）究。對於庫區局部土工膜防滲體的抗裂研究,首先分析了庫區局部土工膜防滲體的抗裂（liè）機理,將土（tǔ）工膜（mó）的撕裂狀（zhuàng）態分為兩（liǎng）種（zhǒng）情況：土工膜未被架空狀態（tài）的撕裂狀態和土工膜被架空狀態的撕裂狀態。分析兩種狀態下土工膜的受力情況,分別推導（dǎo）出符合兩種狀態的微分控製方（fāng）程,同時分析了兩種狀態下撕裂強度的影響因素（sù）,得出了兩個**主要的（de）影響因素：土工膜本身的強度和墊層料的特性。兩種土工膜抗裂力（lì）學模型的提出,有（yǒu）利於工（gōng）程人員評價庫盤土工（gōng）膜防滲體的（de）抗（kàng）裂性能。 對於大麵積土工膜防（fáng）滲體滲透係數的研究,首先將土工膜防滲體的（de）滲透量分為土工（gōng）膜的滲透量和滲漏量,並分析了大（dà）麵積土工膜防滲體（tǐ）的滲透機理,提出了大麵積土工膜（mó）防滲（shèn）體滲漏量（liàng）和滲透係數的計算方法,即利用區（qū）域水量平衡原理計算滲漏量,然後采用達西定律計算滲（shèn）透係數,並結合工程實例,計（jì）算了土工膜破損孔洞影響下（xià）的土工（gōng）膜防滲體的滲漏量和滲透係數。由於破損孔洞（dòng）的影響,土工（gōng）膜的滲透係數從**初的10-12cm/s～10-13cm/s下降為10-7cm/s～10-8cm/s,相對而言(鋪設土工膜防滲體之（zhī）前庫（kù）盤的滲（shèn）透係數為5.41×10-3cm/s～1.16×10-2cm/s),土工膜防滲體大大改善了庫盤的（de）滲漏問題。 在實際的工程計算中,庫盤大麵（miàn）積土工膜防滲體的滲透係數可在10-8cm/s-10-7cm/s之間取值,來計算土工膜（mó）防滲體的滲漏量,評價庫盤大麵積土工膜防滲（shèn）體的防滲效果（guǒ）。