對于整個庫底全鋪聚乙烯土工膜水平防滲(庫盤防滲)的圍壩型平原水庫，地下水位上升、庫水位快速降低、圍壩填筑、聚乙烯土工膜缺陷滲漏等都會引起聚乙烯土工膜氣脹現象。對于較高飽和度的非飽和土層，聚乙烯土工膜缺陷滲水，接觸地下水形成水幕后，可將原連續的非飽和土層分割開來;圍壩填筑過程中，壩基非飽和土層的固結，也使得壩基和庫區非飽和土層產生非均勻性;非飽和土層土質分布的不均勻性和庫區壩體壩基防滲結構等也影響非飽和土層的非均勻性。平原水庫聚乙烯土工膜氣脹現場試驗和聚乙烯土工膜氣脹有限元數值模擬分析都表明:較高飽和度的非飽和土層，其膜下氣場分布存在不均勻性?？紤]到聚乙烯土工膜氣脹時膜.上水壓和土壓分布的相對均勻性、膜下孔隙氣壓分布的不均勻性,以及外觀表現為聚乙烯土工膜氣脹鼓起變形的特點，將聚乙烯土工膜氣脹變形近似簡化為環向約束球形鼓脹變形。

    目前開展聚乙烯土工膜氣脹變形力學特性的研究很少，相關研究主要體現在聚乙烯土工膜液脹多軸拉伸試驗中。在聚乙烯土工膜液脹多軸拉伸試驗中，變形撓度曲線上各點的厚度和曲率也非恒定值，錨固環附近試樣處于平面應變狀態，液脹膜球頂部位為雙向等值拉伸應力狀態。Charalambides等問采用圖像處理的方式得到液脹試驗過程中的應變值，克服了試驗過程中聚乙烯土工膜應力和應變值難以測定的問題。Bray 等7假定聚乙烯土工膜液脹后變形為球面，采用幾何方法推導出液脹壓力與聚乙烯土工膜應力應變之間的關系，但由于在液壓作用下聚乙烯土工膜變形撓度曲線上各點的厚度和曲率并非恒定值，這種假定會導致試驗得到應力應變產生較大誤差。通過理論簡化、試驗，分析歸納出液脹極限荷載與PE膜厚度、支持層、孔徑之間的關系。

    環向約束條件下，聚乙烯土工膜氣脹變形與液脹多軸拉伸變形有相似之處，外在均表現為球形鼓脹變形，但也存在著明顯的區別:①二者產生的機理不同，聚乙烯土工膜液脹變形是由水壓對聚乙烯土工膜產生的向下擠壓變形,而聚乙烯土工膜氣脹變形是因聚乙烯土工膜膜下非飽和土中孔隙氣體聚集、氣壓增大而對聚乙烯土工膜產生的向上項脹變形。②聚乙烯土工膜液脹多軸拉伸變形相對較小，模擬圓形設備孔徑- -般為1~2 cm (個別達5 cm) [8]; 而聚乙烯土工膜氣脹球形鼓脹變形較大，需要較大孔徑的試驗設備。

    因此，進行聚乙烯土工膜氣脹變形力學性質的研究，不僅可以解決聚乙烯土工膜氣脹厚度設計的有關問題，還能更全面地認識聚乙烯土工膜應力變形的力學性質。