土工膜具有防渗性优越、适应变形能力强等优点

土工膜由于具有防渗性优越、适应变形能力强、

施工便捷和造价低廉等优点，已广泛应用于堤坝、库

盆、水池、垃圾填埋场等水利工程和环境岩土工程[1-2]。

土工膜在实际工程（比如水库防渗）中作为防渗体应

用时，受到覆盖层自重、水压力、界面摩擦力、结构

变形引起的拉力等荷载作用，蓄水后除瞬时变形外还

会产生蠕变变形。当水位消落时，土工膜所受荷载随

之减小，开始出现蠕变恢复现象。

目前，国内外学者开展了不少包括土工膜在内的

高分子聚合物蠕变特性试验研究。Nishigata 等[3]对膜下垫层出现不均匀沉降引起的土工膜蠕变进行了研究，

发现当蠕变应变超过12%时，会较快导致土工膜蠕变

破坏，并认为经过蠕变作用的土工膜抗拉强度较初始

只降低 40%。Koerner 等[4]根据复合土工膜蠕变试验，

发现断裂即将发生之前土工膜可以保持相当大的变

形，并认为在工程设计中土工膜拉伸强度应有 1.5 倍

折减。研究发现长期拉伸作用下复合土工膜表现出横向收

颈缩特性，且颈缩量的大小与荷载成正比；当所受荷载

低于60%极限荷载时，材料强度仍然保持在70%左右，

可视为可靠且不影响工程稳定性。杨武等[6]研究了不

同厚度复合土工膜蠕变特性，发现蠕变稳定时的应变

随膜厚增加呈线性减小，相同恒载下膜厚每增加 0.1

mm，稳定应变量较小约 6%。此外，亦有学者开展了

土工格栅方面的蠕变研究，可供参考借鉴。

相较于高分子聚合物材料加载蠕变研究，对其开

展蠕变恢复特性的研究相对较少。Leaderman 等[7]以

20 min 为一周期，对聚氯乙烯试样进行了蠕变与蠕变

恢复循环试验，发现聚氯乙烯蠕变与蠕变恢复符合玻

尔兹曼叠加原理。Hao 等[8]对聚丙烯复合材料进行了

72 h 蠕变和 24 h 蠕变恢复试验研究，通过试验发现聚

丙烯复合材料在高温下有较高的蠕变恢复率，温度上

升后聚合物蠕变抗力减弱。敬凌霄[9]对聚酯织物增强

膜进行 7 h 蠕变和 7 h 蠕变恢复试验，发现聚酯织物

膜蠕变与膜蠕变恢复大小与应力水平呈线性关系，与时

间呈指数关系。汪泽幸等[10]对蠕变后的 PVC 涂层膜

进行应力卸载试验，发现蠕变恢复受卸载应力大小与

加、卸载速率影响，但加、卸载速率仅影响蠕变恢复

量。

总体而言，目前对于土工膜蠕变特性的研究主要

集中于加载蠕变阶段，对荷载降低时的蠕变恢复研究

很少，而实际工程中土工模所受荷载常处于加载或卸

载状态，使土工膜呈现蠕变变形或蠕变恢复特性。基

于此，本文开展了土工膜加载蠕变及卸载后的蠕变恢

复试验，获得不同荷载水平下土工膜的蠕变和蠕变恢

复规律，对土工膜的蠕变和蠕变恢复初始模量变化进

进行比较分析，改进建立了考虑黏弹性特性的蠕变数学

模型，并对土工膜蠕变变形及蠕变恢复试验数据进行

模拟验证，