植物根系对边坡稳定方面的研究毕业论文

木本植物根系对边坡稳定性影响分析丁伟;孙树林;陈怿旸;储浩;张磊【摘要】The model of slope reinforced by roots is established and the numerical simulation is carried out by using the pullout resistance of different roots length according to the principle of the axial force and the shear resistance of the woody roots system to the slope. In the process of simulation, the effects of the roots length, roots density and rainfall conditions on the slope stability are studied. The results show that the roots of woody plants can improve the shear strength of soil, increase the stability of slope and make the slope more stable. Increasing the length and density of woody plants can make the safety factor of slope larger. The roots system can still increase the safety factor of slope, and has a certain reinforcement effect on the slope under rainfall conditions.%根据木本植物根系对边坡提供轴向力和抗剪力的原理,采用不同根系长度下的抗拔力的取值,建立根系固坡模型并进行数值模拟分析.在模拟过程中,针对根系长度、密度和降雨条件等主要影响因素,研究其对边坡稳定性的影响.结果表明:木本植物根系的存在能够提高土体的抗剪强度,增加边坡的稳定性,使边坡更加趋于稳定;木本植物根系长度的增加和密度的变大,都会增大边坡的安全系数;在降雨条件下,植物根系仍能增大边坡的安全系数,对边坡有一定的加固效果.【期刊名称】《河北工程大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】5页(P27-31)【关键词】植物根系;边坡;安全系数;抗拔力【作者】丁伟;孙树林;陈怿旸;储浩;张磊【作者单位】河海大学地球科学与工程学院,江苏南京 211100;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京 211100;河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京 210098;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京 211100;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京 211100;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京211100【正文语种】中文【中图分类】TU43为促进环境友好型社会的建设，地质灾害防治中对环境保护的要求也在提高。

植被根系浅层加筋作用对边坡稳定性的影响卜宗举【摘要】植被浅层加筋对边坡稳定性具有积极作用,研究了水平与竖向植物根系对边坡加固的影响.首先分析了植被护坡机理,重点对植被的浅层加筋效果进行分析;然后设计了一种能够考虑加筋作用导致地层各向异性的边坡稳定性算法,该算法可通过整体不平衡力对边坡稳定性进行判别;最后进行了三种不同工况边坡的稳定性分析.研究表明:植被浅层加筋效应仅在坡顶和坡趾附近起到一定作用,对边坡整体滑移面形态几乎不产生影响;在坡顶处水平根系加固效果强于竖直根系,在坡趾处竖直根系加固效果更佳.因此,要使生态护坡起到更好的效果,需在边坡不同位置栽种不同根系类型的植物,如在坡顶和坡趾分别种植水平和竖向根系植物.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2016(040)003【总页数】6页(P55-60)【关键词】边坡稳定性;植被护坡;浅层加筋;各向异性;搜索算法【作者】卜宗举【作者单位】中铁二十一局集团第四工程有限公司,西安710065【正文语种】中文【中图分类】TU43随着我国基础设施建设的快速发展，公路、铁路、水电等大型项目会产生数量众多的人造边坡.长期以来边坡稳定性都是工程界和学术界关注的重点，通常所采用的灰色防护(喷射混凝土、砌片石等)虽能对边坡起到较好的防护作用，但不利于生态环境的保护[1-3].植被生态护坡技术既可有效地对边坡施以防护，又能合理地解决工程防护与生态环境破坏之间的矛盾，实现人与自然的和谐共处[4].我国在植被护坡方面应用最早，但关于这方面的研究日本处于领先地位，如日本最先发明了喷射种子法，并成功应用于公路边坡，随后开发出纤维土绿化工法，此外高次团粒绿化工法、连续纤维绿化工法、生态混凝土技术及植被型多孔混凝土技术都由日本最先开发[4].我国植被护坡技术也处在快速发展的过程中，研究重点主要集中在植被护坡的机理[5-6]、不同植物根系的力学特性及其力学模型、护坡植物的选取和边坡稳定性评价等方面[7-9].虽然当前国内外研究学者早已注意到不同类型植被根系对地层各项异性的影响，但鲜有进行具体研究的报道.本文作者针对植被根系对地层产生的各项异性影响进行研究，分别以水平和竖直两种不同的根系为对象，利用边坡整体稳定性作为判据，设计了一种边坡稳定性算法，分析不同类型植被根系对边坡稳定性的影响.按照植被根系对边坡的防护机理，可分为浅根加筋和深根锚固两大类型，本文研究对象为浅根加筋类型.1.1 浅根加筋产生的各向异性在有植被根系存在的情况下，地层的各向异性明显.地层的各向异性会导致其在不同破坏方向的强度差异较大.这种强度各向异性主要是植被沿根系方向强度较高，垂直根系方向强度相对较低所致.植被根系与破坏面呈现不同角度θ时，剪切面相应呈现出不同的抗剪强度，这种强度各向异性特性可以通过抗剪强度指标黏聚力c，内摩擦角φ的变化来体现[10]，如图1所示.强度各项同性的情况下，土体抗剪强度参数被视为不变的材料参数，在植被加筋作用下，土体强度参数会随着根系的方向而改变.这种变化趋势可近似用多项式进行拟合，如图2所示，结合相关文献，各向异性土层抗剪强度指标的表述方法可表示如下[9-10]：式中ai(i=3,2,1,0)，bi(i=3,2,1,0)分别为各向异性情况下黏聚力和内摩擦角的拟合参数.式(1)、(2)和图2表述了植被根系浅层加筋作用对地层各向异性的影响规律，在此基础上可方便地研究地层各向异性的影响.1.2 植被边坡应力场对于浅根加筋的边坡，因植被一般体量较小，其自身重量可忽略，故可按天然边坡应力场进行分析.一般情况下，竖向应力σy和水平应力σx近似满足如下关系式中：h为竖直方向地层厚度；γ为地层的容重；k为侧压系数.但边坡水平剪应力τxy的分布规律非常复杂，文献[11]利用半无限楔形体应力理论对边坡应力场进行了近似解析，但边界条件与实际边坡有一定差距，运用起来误差较大.而有限元可以较好地对边坡地层弹塑性应力进行模拟，并能方便地提取τxy.作者选用Flac3D软件对一坡高10 m，坡角45°的普通边坡内的水平剪应力进行分析，提取边坡左右及坡底以下各3倍坡高(30 m)区域的应力，首先得到如图3(a)所示的数值应力场，然后提取边坡水平虚线上的水平剪应力进行拟合，图中Y代表深度.最后得到如图3(b)所示的拟合曲线.初始地层参数为：重度18 kN/m3，泊松比0.3，侧压力系数0.42，黏聚力15 kPa，内摩擦角20°.图中x表示分析模型中各点到左下边界点的距离，其中x=30为坡趾与坡面的交点处，图中曲线出现中断是由于地层高度变化导致边界改变的结果.图3所示为不同位置的水平剪应力沿x方向上的分布规律.对不同深度的应力提取结果进行分析，发现τxy符合双高斯峰函数(bigaussian peak function)的分布规律.边坡中某一位置在水平方向上的剪应力τxy可表示为式中:x≤xc时，w=w1；x>xc时，w=w2；τ0,B，xc，w1，w2为待定参数，其取值与边坡边界条件和所处位置有关，可以通过数值应力场拟合得到.边坡潜在破坏路径的切线方向与水平轴夹角α的关系为式中xn，xn+1，yn，yn+1分别为路径上先后两个节点的横坐标与纵坐标.由此，对于某一确定边坡可以由式(3)～式(5)对滑动面上正应力σn进行计算，得到滑动面正应力边坡应力场是分析植被护坡效果的前提，结合前面所得浅层加筋所产生的地层各项异性，就能对整个植被边坡稳定性进行分析.对于边坡稳定性分析而言，临界滑动面的判断是极为重要的环节.随着计算机水平的发展，各种复杂高效的分析方法不断涌现，其中不乏大量搜索算法.针对植被加筋作用下的边坡，本文在前人研究基础上，利用java程序编制了一种简单的边坡滑移面搜索算法，可方便地考虑植被加筋所产生的各项异性，并完成滑移面的绘制.2.1 算法基本原理如图4所示，在边坡表面任取一点作为搜索起点，然后以一定角度向外扩散路径，预先设置好步长，再以所到达的终点为新的起点重复前一步路径的扩散过程，如此往复，直到路径中的终点到达边坡表面为止，本算法类似物理学中链式反应的过程. 该算法具有3种边界，一种为边坡的自然边界，是真实存在的；另一种为计算限制边界，是在地层内部假定的对搜索区域进行限制的虚拟边界，也就是边坡滑移面不可能到达的区域；最后一种是分层边界，即区域内植被根系分界线.算法分析过程与步骤如图5所示.2.2 算法过程控制假设任意初始搜索点坐标为，则下一阶段结束点的坐标为其中:i表示产生路径的编号；r为扩展路径步长.考虑到边坡真实滑裂面在较小的一段距离内曲率变化有限，因此可以对下一阶段路径扩散方向进行限制，分布在上一路径延长线两侧一定角度范围之内.由此对路径终点的坐标进行如下限定式中：yn+1，yn+2分别为下一阶段路径起点和终点在区域内的纵坐标；αn+1为扩散方向与横坐标之间的夹角；θ为扩散控制角度，见图6.这样处理的主要目的是减小不必要的计算过程，缩短分析时间，在满足精度的前提下提高分析效率. 当路径搜索结束后，连接一条完整路径上所有路径点Di，从结束边界点逐代回溯至初始边界点.判断权值的选取既可采用安全系数也可利用不平衡力表示.最危险路径对应的安全系数最小或者不平衡力最大.为了简化分析，规避竖向荷载的影响，本文以水平方向上的整体不平衡力作为权值判别依据.取图7所示边坡中任一潜在滑动体进行分析，在计算所得的边坡滑动路径上任意取一点，该点应力状态可用一个正应力和剪应力表示.其中σn具有引起边坡失稳的水平分力，τn具有阻止边坡失稳的水平分力.但是τn的取值受地层强度限制，最大取值为式中参数c，φ分别为某位置地层黏聚力和内摩擦角.可以将σn和τmax在水平向分力之和取为该点权值，再沿整个滑动路径对水平合力进行积分，由此得到潜在滑块所受整体水平应力，将结果记为该路径的权值，表达式为式中：F为潜在滑动块体的路径权值；α为破坏面与主要根系方向的夹角.由权值定义可知，F≥0时，潜在滑移路径可以保持稳定；F<0时，边坡无法自稳.在整个分析区域搜索最小的权值Fmin所对应的路径，则可得到最不稳定路径.当Fmin=0时，对应的路径就为边坡的临界破坏路径，此时的坡高为临界坡高.综上，可编制相应的算法程序，对边坡稳定性进行分析.3.1 计算工况选取坡角为45°，坡高10 m的三组标准边坡进行研究.分别为无植被边坡、水平根系为主的有植被边坡和竖直根系为主的有植被边坡，有植被边坡的根系深度均为0.3 m，分析模型边界如图8所示.首先根据前文分析方法，利用数值应力场得到边坡内的应力表达，并用式(4)进行表示，通过计算拟合得到式(4)中各参数取值如下.在坡底以下位置，即当y<0时在坡底以上位置，即当y>0时将以上结果代入式(4)即可得到所分析边坡内部任意位置的水平剪应力.再结合式(3)、式(5)和式(6)就能得到边坡内任意方向的正应力σn.为简化分析，假设加筋后地层的重度、泊松比及侧压力系数维持不变，仅强度各向异性参数发生改变，如表1所示.3.2 计算结果将以上初始参数输入计算程序，作为计算输入，输出结果为最小权值和对应滑动路径上的各点坐标，如图9所示.以上所得三条路径所对应的权值是不一样的，比较这三种地层的稳定性可以利用临界高度这一参数.采用上文所提出的算法也可以方便地对临界边坡高度进行计算，只需设定好边坡地层参数和几何参数，然后不断调整坡高，直至所得最小权值接近于0，此时所对应的坡高即为临界坡高.从分析结果可知，植被护坡的存在，只对边坡滑移面的起点和终点位置有一定影响，对整体滑移面位置的影响较小，这主要是因为边坡高度比植被加筋深度大很多，浅层植被护坡只能对边坡表面较浅的土层进行加固.此外，在坡顶处，水平根系边坡滑移面比竖直根系的加固效果更好；在坡趾处，竖向根系的加固效果更佳.由此可见，要想使得植被护坡取得理想的效果，必须在边坡不同位置，栽种不同根系类型的植物，如在坡顶和坡趾分别种植水平和竖向根系植物.通过对植被护坡的研究，设计了一种能够考虑植被根系浅层加筋作用的边坡稳定性算法.该算法能够方便的考虑根系加筋所产生的强度各项异性，取得了较好的分析效果.1)植被根系使得加筋地层产生各向异性，且各项异性对边坡潜在滑移面有一定影响.2)植被护坡的浅层加筋效果对整体滑移面的影响程度较小，只在坡顶和坡趾附近有一定影响，对深层滑移面几乎不产生作用.3)在坡顶处，水平根系边坡滑移面相较于竖直根系具有更好的加固效果，而在坡趾处，竖向根系的加固效果更佳.4)植被护坡设计时，要在边坡不同位置栽种不同根系类型的植物，如在坡顶和坡趾分别种植水平和竖向根系植物，必要时，可以在坡面种植根系较深的灌木，对边坡深层滑移面进行锚固.【相关文献】[1] 查轩，唐克丽，张科利，等.植被对土壤特性及土壤侵蚀的影响研究[J].水土保持学报，1992,6(2)：52-59.ZHA Xuan，TANG Keli，ZHANG Keli，et al. 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Anisotropy of shear strength of layered rocks and determination of shear failure plane[J]. Rock and Soil Mechanics，2001，22(3)：254-258.(in Chinese)[10] 刘卡丁，张玉军. 层状岩体剪切破坏面方向的影响因素[J]. 岩石力学与工程学报，2002，21(3)：335-339.LIU Kading，ZHANG Yujun. Influence factors on shear failure orientation of layeredrocks[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2002，21(3)： 335-339.(in Chinese)[11] 肖世国，周德培. 边坡开挖应力场的近似解析解[J]. 水利学报，2005，36(1)：16-21.XIAO Shiguo, ZHOU Depei. Approximate analytical solution for stress field of cutting slopes[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2005, 36(1): 16-21. (in Chinese)。

黄河交通学院毕业论文（设计）论文（设计）题目：论文公路边坡防护与稳定所属系别交通工程系专业班级道路桥梁工程技术3班姓名李浩男学号1204010302指导教师徐阳洋撰写日期 2015 年 04 月摘要生态防护技术是随着世界范围内高速公路建设而兴起的一门工程技术.不同于传统的工程防护技术,生态防护技术充分利用植物自身特点并结合必要的工程防护起到工程建设与环境保护兼顾的目的.在越来越重视环境保护和生活质量的今天,生态防护已成了公路边坡防护的一种趋势,代表着边坡防护的发展方向.高速公路边坡工程在我国目前没有成功的经验和定型的模式,更无技术规范可循.目前生态防护技术研究主要集中在对施工工艺以及水土保持学的研究,忽略了坡面植物根系的工程力学行为及与植物防护与工程防护相结合防护的研究,导致防护理论远远落后于防护技术术应用的发展,制约生态防护技术在边坡工程中的应用.根据实验所得数据资料,论文结合实际边坡进行稳定性分析,结果表明对于一般的浅层滑坡,随着含根量的增加,边坡的安全系数有所提高,说明植物根系的加固作用可有效的提高边坡的安全系数储备.最后讨论植物防护与工程防护互有优劣,生态防护合理采用两种防护方式多种形式结合,建立生态防护系统,并引证实例说明该系统可解决一般情况下的高速公路边坡治理与防护问题.关键词：生态防护，工程防护，植被防护AbstractEcological protection technology with the Unlike traditional engineering protection technology, ecological protection technology to fully utilize the plant's own characteristics combined with the necessary engineering and construction and environmental protection has played both The aim in the increasing emphasis on environmental protection and quality of life today, ecological protection has become a trend in highway slope protection, slope protection represents the development direction of Highway Slope Engineering in China is not successful experience and stereotyped patterns, but no technical specifications to follow. Currently ecological protection technology research focused on the study of the construction process as well as soil and water conservation, ignoring the mechanical behavior of the slope engineering and plant roots and plant protection and engineering combine protection research protection, resulting in protection theory is far behind the development of protective technologies surgery applications, restricting ecological protection technology in slope engineering. According to the experimental data obtained information, the paper with the actual slope stability analysis showed that for the general shallow landslides, with increasing volume containing the root, the safety factor has increased, indicating strengthening the role of plant roots can effectively improve the safety factor of the slope of the reserve. Finally plant protection and mutual protection engineering pros and cons ecological protection and reasonable use of two forms of protection methods combined, the establishment of ecological protection system, a n d c i t e d e x a m p l e s o f t h e s y s t e m o f g o v e r n a n c e a n d p r o t e c t i o n Key Words：Ecological protection, engineering protection, vegetation protection目录1 绪论 (1)1.1 课题的提出及研究意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 主要研究内容 (3)2 路基边坡的主要病害分析 (5)2.1 一般路基边坡常见病害 (5)2.2 特殊路基边坡病害 (6)3 防护工程的设计 (7)3.1 根据路基横断面形式的边坡设计 (7)3.2 根据土质的边坡设计 (7)4 防护类型的选择与要求 (13)4.1 防护类型选择原则 (13)4.2 设置边坡防护的一般要求 (14)5 路基边坡防护型式的分类 (16)6 路基边坡典型防护类型特性 (18)6.1 植物防护 (18)6.2 圬工防护 (21)6.3 骨架植物防护 (24)6.4 抹面、捶面 (25)7 结论 (27)8 参考文献 (28)路基边坡防护1 绪论1.1 课题的提出及研究意义路基边坡是公路的重要组成部分，处理不当，容易发生碎落、崩塌、滑塌甚至滑坡，既破坏环境，又影响公路正常运行，严重时交通中断，造成重大经济损失。

水利工程边坡稳定性研究论文（大全五篇）第一篇：水利工程边坡稳定性研究论文边坡形态规模与变形机理分析1边坡的形态规模根据层面、坡面及节理裂隙赤平投影分析(图2)，J1、J2对左岸边坡稳定性不起控制作用，其稳定性主要受J3控制，受卸荷作用的影响，在左岸J3以倾北东方向(产状为NW290°～335°/NE∠70°～80°)为主。

受此外倾结构面的控制，边坡前缘的强风化、强卸荷岩体属潜在不稳定块体，在暴雨、地震等作用下，可能失稳而发生崩塌、掉块。

2边坡变形机理分析从岩体力学的观点来看，岩体边坡的破坏不外乎剪切和拉断两种形式。

大量的野外调查资料及理论研究表明，绝大部分岩体边坡的破坏均为剪切滑动破坏。

研究滑动破坏问题的关键在于研究滑动面的形态、性质及其受力平衡关系［1］。

同时，滑动面的形态及其组合特征不同，决定着要采用的具体分析方法的不同。

金佛山左岸岩质边坡的变形发育主要在坡脚平缓结构面，向坡前临空方向产生缓慢的蠕变性的滑移。

上部岩性为块状灰岩，岩体坚硬，厚度大，底部为粉砂岩夹页岩，岩性相对软弱，存在易压缩变形的特点。

针对相对较软弱的粉砂岩层，增加了钻孔，采用孔内全断面成像方法，查明对应层位深度分别为57．8～62．8m和93．5～98．5m，确实存在相对软弱、破碎的粉砂质页岩层，为软弱夹层，属滑坡体深部潜在软弱面，目前尚未完全贯通形成滑动面。

上部为崩坡积土层和强风化岩块等，中、下部以弱风化粉砂岩、页岩岩体为主，掺杂有强风化、强卸荷岩体，部分岩体看似完整，但产状凌乱，局部还有架空现象。

因此，认为左岸岩质高边坡是潜在滑坡，是一个深层、顺层、复合机制成因的滑坡，下部为顺层牵引-塑流性质、上部为压致拉裂推移式。

稳定性分析1边坡计算模型对重庆市金佛山水利工程坝址区左岸岩质高边坡稳定性采用有限元强度折减法，分析天然、开挖、加固状态的边坡稳定性。

饱和状态模拟开挖前后遇强降雨的土体饱和情况，加固之后考虑竣工期和蓄水期两种情况。

植物根系对土质边坡浅层稳定性影响分析周正军;许文年;夏振尧;蔡显杨【摘要】植被护坡工程中,先锋植物发达的根系能对边坡主体产生一定程度加筋作用而提高边坡的浅层稳定.用理正岩土软件和Ansys10.0数值计算软件,计算分析了-简单土坡潜在薄弱面的位置和状态.再以根系加筋理论为基础考虑边坡坡顶加筋、坡脚加筋和全坡面加筋3种工况,分析了根系加筋对边坡主体稳定性提高的幅度以及根系加筋对边坡体影响范围,以此来评价护坡植被根系提高土质边坡浅层稳定的效应,并为先锋物种的选取和搭配提供相应理论依据.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2011(042)007【总页数】4页(P82-85)【关键词】植被护坡;先锋植物;根系加筋;边坡稳定性【作者】周正军;许文年;夏振尧;蔡显杨【作者单位】三峡大学土木与建筑学院,湖北,宜昌,443002;三峡大学土木与建筑学院,湖北,宜昌,443002;三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北,宜昌,443002;三峡大学土木与建筑学院,湖北,宜昌,443002;三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北,宜昌,443002;三峡大学土木与建筑学院,湖北,宜昌,443002【正文语种】中文【中图分类】TU457通过在坡面上建植人工基材，引入先锋物种能够对边坡植被恢复起到很好的过渡作用［1］。

先锋物种宜选用抗逆性强的草本植物或矮灌木［1－2］，它们能快速覆盖边坡表面以防止雨水侵蚀，并且，植物根系分布在土体中能改善土体的物理力学性能，加固边坡表层土体，提高边坡浅层稳定性，并为乡土物种的栽植创造条件［3］。

本文着重以植物根系加筋作用为基础，探讨护坡先锋植物根系对土质边坡浅层稳定性的影响。

1 根系加筋作用提高土体强度机理根据植物根系形态的不同，分为侧根、垂直根和须根。

护坡先锋植物主要采用草本植物和小灌木，多为浅层分布细根系植物。

从根系加固的土力学模型来看，在植被护坡工程中，植物浅细根系与土体可看作共同受力、协调变形的根－土加筋复合体［4］。

植物根系固土机理与护坡技术研究一、本文概述《植物根系固土机理与护坡技术研究》是一篇致力于深入探索植物根系在土壤稳定与护坡工程中的重要作用的文章。

本文首先对植物根系固土的机理进行详细阐述，分析了植物根系如何通过增强土壤的物理和化学性质，以及通过生物力学过程，有效地提高土壤的抗侵蚀能力和稳定性。

在此基础上，文章进一步探讨了如何利用植物根系的这些特性，发展出有效的护坡技术，以达到保护土壤、防止水土流失、维护生态平衡的目的。

本文还深入研究了不同植物种类、根系类型以及环境条件对固土护坡效果的影响，旨在为护坡工程的设计与实施提供科学依据。

文章还对现有的植物护坡技术进行了评价，指出了其优点和不足，为未来技术的改进和创新提供了方向。

通过本文的研究，我们期望能够增进对植物根系固土机理的理解，推动护坡技术的发展，为保护生态环境、防止土壤侵蚀、维护土地资源的可持续利用提供理论支持和实践指导。

二、植物根系固土机理研究植物根系固土机理是一个复杂而有趣的生物地球物理现象，涉及到土壤力学、生物学、生态学等多个学科领域。

近年来，随着环境保护和生态修复的需要，植物根系固土机理的研究越来越受到人们的关注。

植物根系固土的主要机理包括两个方面：一是根系对土壤的物理加固作用，二是根系对土壤的生化改良作用。

物理加固作用主要体现在根系的穿插和锚固作用上，根系通过穿透和缠绕土壤颗粒，形成一个稳定的土体结构，增强土壤的抗剪强度和稳定性。

同时，根系还能通过分泌粘液等物质，将土壤颗粒粘结在一起，形成土壤团聚体，进一步提高土壤的力学性能。

生化改良作用则主要体现在根系对土壤养分的吸收和转化上。

植物根系通过吸收土壤中的水分和养分，促进土壤微生物的繁殖和活动，改善土壤的理化性质，提高土壤的肥力和生物活性。

根系还能分泌一些有机酸等物质，溶解土壤中的难溶性矿物质，增加土壤的有效养分含量，进一步提高土壤的质量和生产力。

在植物根系固土机理的研究中，不同植物的根系类型和分布特征也是重要的影响因素。

收稿日期:2003-05-25作者简介:封金财(1970-),男,上海交通大学硕士,主要从事植物固坡方面的研究与技术工作.文章编号:1005-0523(2003)05-0042-04植物根的存在对边坡稳定性的作用封金财,王建华(上海交通大学建筑工程与力学学院,上海200240)摘要:总结了国内外在植物根对边坡稳定方面的研究成果,详细介绍了根的分布特征、强度特征,根加筋后土的强度变化以及植物加筋土边坡的稳定性;并提出了植物固坡技术研究领域存在的问题和发展前景.关 键 词:植物;浅位滑坡;根的面积比率;生物量集度;边坡稳定性中图分类号:TU1 文献标识码:A1 土中根的含量土中根的含量不同,根对土的加筋作用的效果不同,从而植物对边坡稳定性的影响程度就不同[2].根是随着深度增加在土中的含量越来越少的.衡量根在土中的含量的一个常用的指标是/根的面积比率0(简记为RAR),它指的是在一个土层断面上(水平断面或垂直断面)根的截面面积占总断面面积的比率.根的面积比率是深度的函数.Shields 和Gray 1993年在美国加利福尼亚洲萨克拉门托河的砂质堤岸上测得接骨木灌木丛的RAR 随深度变化的曲线如图1所示[3]:由图1可见,随着深度的增加RAR 迅速减小,到1.2m 以下时根的含量已经很小;在水平断面上RAR 一直很小,这表明大部分根是水平伸展的侧根.我们最关心的是临界滑动面上的根的面积比率RAR,通常这个临界滑动面是平行于坡面的.实际中测量RAR 用的是/纵剖面墙法0.还有一种衡量土中根的含量的方法就是/根的生物量集度0[4],即单位体积土中根的质量,它和RAR 存在一定的转化关系.2 根的强度在各种专业技术文献中报道的植物的根的强度差别很大,这种差别主要是由植物品种、生长环境、季节、根的直径、根的生长方位以及测试方法(测量风干的根还是湿根)等等造成的[5].然而从众多的根的强度的数据中可以发现一个规律,这就是:根的强度可以达到70M Pa,一般位于10-40M Pa 之间,针叶状树木的根比落叶乔木的根强度低,灌木的根的强度并不比乔木的根的强度低,这为在第20卷第5期2003年10月华东交通大学学报Journal of East China Jiao to ng Universi ty V ol.20 No.5Oct.,2003堤岸边坡采用灌木固坡提供了依据.而且植物的根的强度一般随着直径的增大而减小[6,7].细小的根对土的抗剪强度的提高具有较大的贡献,这是由于细根不但具有较高的抗拉强度,而且由于比同样RAR 的粗根具有较大的表面面积,所以和土之间的摩擦力较大,抵抗拉脱的能力强,抗拉强度和直径之间存在如下的关系:T r =nD d(1)其中:T r =根的抗拉强度(M Pa);D =根的直径(mm);n 、m =对于给定树种的经验系数.由于根的加筋作用提高了边坡的稳定性,相反地,由于伐木、火灾、移植等原因造成植物移走时,根会慢慢腐烂,强度降低,造成边坡稳定性降低.根的强度随时间的变化有如下关系[8]:T rt =T r 0e -bt(2)其中:T r 0=从活树上取样测得的根的强度;T rt =伐木后经过时间t 后根的强度;b =根的腐败概率;t =伐木后到检测根的强度之间的时间.3 根/纤维对土壤的加筋作用3.1 受力平衡模型根纤维提高土的抗剪强度主要是通过根土接触面的摩擦力把土中的剪应力转换成根的拉应力来实现的[8,9],这个过程可图示如下:假设根的表面受有足够的摩擦力和约束力使根不至于被拉出,则当土中有剪应力发生时,根的错动位移使根伸长从而使根内产生拉力TR,TR 的沿剪切面切线方向的分力可直接抵抗剪切变形,TR 沿法线方向的分力可增加剪切面上的正应力,于是,根土复合体抗剪强度的增长为:$s =t R [sin H +cos H tan <](3)其中:$s =抗剪强度增量;<=土的内摩擦角;H =剪切区的剪切变形的角度;t R =每单位面积土中根产生的拉力计算根土复合体抗剪强度的增长$s 需要计算根的平均抗拉强度和根的面积比(A R /A).t R =T R (A R /A)(4)而 (A R /A)=E n i a i /A(5)其中:n i =直径为第i 级的根的数量;a i =直径为第i 级的根的平均截面面积.考虑根的抗拉强度是随直径变化的,所以根的平均抗拉强度可以由下式决定:T R =E T i n i a iE n i ai(6)其中:T i =直径为第i 级的根的强度.于是有:$s =T R (A R /A)[sin H +cos H tan <](7)括号中的值[sin H +cos H tan <]对于常见的土的H 值和<值,变化不大,Wu et al.建议[10]对该项以一个平均值1.2代替,所以公式(7)简化为:$s =1.2T R (A R /A)(8)故,平均抗剪强度的提高值$s 完全依赖于根的平均抗拉强度T R 和根的面积比(A R /A).3.2 室内试验和现场试验结果土中根的存在引起的土的抗剪强度增量可用上面的受力平衡模型中的方法来预估,这一结果也通过加筋(L =4.9cm,D =1.75mm 的茅草根)的无粘聚力的砂质土的室内实验得到的应力-应变关系曲线图3和根土复合体的破坏包线图4得到证实[11,12].在图4中的应力-应变关系曲线中可以看到,土加筋后不但抗剪强度提高了,而且在密实土中,43第5期 封金财等:植物根的存在对边坡稳定性的作用峰值后的应力软化现象减弱了;而加筋砂土的破坏包线呈双线性,开始部分较陡,然后向下折并平行于无根加筋的砂土的破坏包线.破坏包线的第二部分外推与坐标轴相交,就得到一个/似粘聚力0,在无粘聚力的干砂土中加筋后得到的这个/似粘聚力0就是根加筋后土的抗剪强度的增量$s,也称之为/根粘聚力0(简记为C R )室内直剪和三轴实验均显示$s 或C R 与根的面积比RAR 成正比.这一结果和由受力平衡模型得到的$s 结论式(8)一致.Endo 和Tsuruto1969年做的现场原位试验也得到了类似的结论[13]:土的抗剪强度的增加与单位体积土中根的重量Q R 成正比.理论预测结果和现场试验结果的一致说明了理论基本上是符合实际的.4 边坡稳定分析4.1 无限滑动面模型所谓的无限滑动面模型适合用于分析滑动面平行于坡面的浅位滑坡[14],它对于容易发生浅层滑脱的砂质边坡适用.植物方法加固边坡主要是防止浅位滑坡的发生,故也可以采用无限滑动面模型分析其稳定性.在稳定性分析中必须考虑地下水的影响,地下水的存在,不仅增加了土中的剪应力,还减小了土的抗剪强度,地下水的流动或渗流会在边坡中产生不稳定的应力,特别是渗流方向朝向坡面时,会对边坡稳定造成严重威胁.用无限滑动面模型分析的边坡安全系数是边坡滑动体的垂直深度H 、渗流方向与水平方向的夹角H 的函数,有如下的关系存在:F =A[tan </tan B ]+B[(C +C R )/C H ](9)A -[1-C u /cos 2B ](10)B =[1/c os 2B tan B ](11)C u ={C w /C )[1/(1+tan Btan H ]}(12)4.2 植物根的加筋效果分析4.2.1 无根加筋时边坡的稳定性在上面的公式(9)中,如果土中无根,则C R =0,(一般砂土边坡C =0)公式(9)变为:F =A[tan </tan B ](13)编程计算,对于坡度为2:1,内摩擦角为34b ,不受外荷载(q 0=0)的砂质边坡(C =0),可以计算出各种渗流方向下的安全系数,结果如图6所示.由式(13)可见,安全系数不受深度的影响,这在图中也可以看出.另外,平行于坡面方向的渗流已经不能使边坡稳定(F <1),H =90b 时相当于无渗流的干坡.4.3 土层中有根时边坡的稳定性在公式(9)中土的加筋效果C R 可由实验室或现场剪切实验测得:由/纵剖面墙法0测得根的单位面积比RAR,和根的强度就可得到C R 随深度H 变化的关系,从而可得出不同深度处不同渗流方向的安全系数,如下图所示:由图7可见,根的存在大大提高了浅层土层(H <1m)的稳定性,甚至对于有渗流的情况也是如此,在深度大于1m 时,根的加筋作用逐渐减弱直至消失)))安全系数和上面计算的没有加筋时的趋于44华东交通大学学报 2003年相同,这一方面是由于随着深度的增加根的单位面积比RA R 减小,另一方面,随着深度的增加粘聚力对总抗剪强度的贡献减小.参考文献:[1]D onald.H.Gray.In fluence of Vegetatio n on the Stability ofSlopes.Proceedi ngs o f the international conference held at the Uni versity Museum,O xford.29-30Sep tember 1994.[2]H.M.Schiechtl and R.Stern.G round Bio engineering Tech 2niq ues fo r Slo pe Protection and Erosion Co ntrol.John wiley &So ns,Inc.[3]Shields, F.D.and D .H.Gray (1993).Effects of Wo odyVegetati on on the structural In tegrity of Sandy Levees.Water Resources Bulletin 28(5):917-931.[4]Bo hm,W.(1979).Metho ds of Studying Roo t Systems.Eco 2lo gical Services N o.33,Berlin:Springer-Verlag.[5]Nilaw eera,N.S.(1994)Influence o f Hard wo od Roo ts on SoilShear Streng th and Slope Stabili ty in Southern Thailand .Ph.D Dissertation,Asian Insti tute of Technolog y,Bangkok.[6]Turmanina,V.I.(1965)O n the Strength of Tree Roo ts.B ul 2letin Mosco w Society Naturalis ts 70(5):36-45.[7]Wu,T.H.,W.P.Mckinell,and D.N.Sw anston (1979)Strength of Tree Roots and Landslides on Prince of Walse Is 2land.Alaska.Canadian Geo technical Journal 16(1):19-33.[8]Hathaway,R.L.and D.Penny (1975),Ro ot Strength inSome Populus and Scdix Clones.New Zealand Journal of Botany 13:333-344.[9]Wald ron,L.J.(1977).The Shear Resistance o f Roo t-perme 2ated Homog eneo us and Stratified Soil.Soil Science Society of A merican Proceedings 41:843-849.[10]Shewbridge,S.E.and N.Sitar (1990)Defo rmation BasedModel fo r Reinforced Sand in D irect Shear.Journal of Geo technical Engineering (A SCE)116(G T7):1153-1157.[11]W u.T.H.,R.M.Maco mber ,R.T.Erb,and P.E.Beal(1988a)Study o f soil 2ro ot in teractions.Jo urnal of Geotechni 2cal Engineering (ASCE)114(G T12):1351-1375.[12]Gray,D.H.and Ohashi,H.(1983).Mechanics of Fiber Re 2info rcement in Sand.Jo urnal of Geotechnical Engineering,ASCE ,V ol.109,No.3.[13]Reistenberg,M.H.and Sov onick D unfo rd,S.(1983).TheRo le of Wo ody Vegetation o n Stabilizi ng Slo pes in the Cincin 2nati A rea.Geologic Soc.of A merica Bulletin.Vol,94,pp 504-518.[14]Endo,T.and Tsuruta,T.(1969)The Effect of Trees Ro otsUpon the Shearing Strength o f Soil .Annual Repo rt o f the Ho kkaido Branch.Tokyo Fo rest E xperiment Station.Volu me 18.[15]松冈元,著.罗汀,姚仰平,编译.土力学[M].中国水利水电出版社.Influence of the Roots on the S lope StabilityFENG Jin 2cai,WANG Jian 2hua(Civil Engineering and Mechanics School ,Shanghai Jiaotong Uni versity,Shanghai 200240,China)Abstract:Having revie wed the findings in the scope of vegetation and slope stability ,the distribution of the roots ,the law of the root strength and the role of the roots in increasing the soil shear strength were introduced in this paper.The relation of roots and slope stability are discussed then .In the end,the problems and the prospect in this field are pro 2posed.Key words:vegetation;shallow 2seated slope;root area ratio;root biomass concentration;slope stability45第5期 封金财等:植物根的存在对边坡稳定性的作用。

植物根系对边坡防护的力学效应研究一直是研究者关注的焦点之一，这种研究既有理论意义又有实际意义。

研究表明，植物根系对边坡的防护作用是通过改变土壤的力学性质来实现的。

首先，植物根系可以改变土壤的结构，增加土壤的黏性，从而使土壤更加稳定。

植物根系还可以强化土壤的机械强度，提高土壤的抗压能力，减少土壤的滑移。

此外，植物根系还可以改变土壤的水分状态，减少土壤的湿度，降低土壤的流动性，从而减少边坡的滑动可能性。

其次，植物根系可以改变边坡表面的水流特性。

植物根系可以增加土壤的吸水性，增加土壤的水分储量；同时也可以减少土壤的表面流动，减少边坡表面的水流，从而减少边坡的滑动可能性。

最后，植物根系可以改变土壤的热量状态，减少土壤的温度变化，减少土壤的变形，减少土壤的滑动可能性。

总之，植物根系对边坡的力学效应是多方面的，它可以改变土壤的力学特性，提高边坡的稳定性，减少边坡的滑动可能性。

因此，研究植物根系对边坡防护作用的力学效应，对于更好地保护山体边坡具有重要意义。

R esearch and D esign与设计植被对边坡稳定性的影响赵越跃(中铁十八局集团第四工程有限公司，天津300300)摘要：边坡植被生长特征及其护坡模式的优化研究目前还不够深人，特别是对于植被护坡稳定性影响因素的研究就更少。

以边坡为研究对象，以植物根系的锚固作用为研究重点，采用PLAXIS3D 数值模拟为研究手 段，分析植被根系形态、植物根系密度、植被生长位置三大因素对自然边坡稳定性的影响。

研究结果表明：同 等条件下，水平型根系植被对边坡的加固效果最好;根系密度与边坡的稳定系数成正比;植被生长位置对边坡 稳定性的影响是F 坡顶<F 坡脚<F 坡中<F 全坡均布。

以上研究结果可以作为植物生态护坡前期工作的理论支撑。

关键词：植被；边坡;稳定性；PLAXIS;影响因素DOI ； 10.13219/j.gjg y a t.2021.03.006中图分类号：U416.14文献标识码：A 文章编号= 1672-3953(2021)03-0023-004近年来，高速公路、高速铁路、城市超高层建筑、城市地铁站城一体化T O D 等基础设施随着国 家深化改革而大批兴建，这些基础设施的建设或穿 越山丘和山地的自然边坡，或开挖、切削形成人工边 坡，植被和与之相关的护坡方案是边坡防治和预防 水土流失的首选，边坡植被生长特征及其护坡模式 的优化研究越来越受到关注。

边坡植被覆盖率受人类活动影响严重，促使山 体滑坡、泥石流频频发生[1]。

国内外学者就植物对 边坡稳定性的影响问题已开展了大量的研究工作并 取得一些有益的成果。

研究主要针对不同的植被类 型（如草木、灌木等2 )，通过理论手段3或试验方 法[4]开展研究工作，获得了定性5和定量6的研究成果，成果包括了根系与土相互作用的力学效应7、 根系加固边坡的机理[8]、浅（深）层根系加固边坡效 果及失稳机理9、不同植被加固后边坡变形特征[1°] 等等，通常情况下学者将植被对边坡的影响模型简 化为根系一土复合材料。

植物根系固土机理与护坡技术研究摘要：植物根系具有固土护坡的作用，为了全面提升区域内河道防洪排涝标准，降低雨涝灾害损失，减少水土流失，改善河道水质，美化河堤河床，有效促进农村水生态环境的改善和自然生态系统的恢复，需要在河道治理过程中充分掌握植物根系的固土机理，并采取必要的护坡技术，达到河畅水清、功能健全、岸美景绿、人水和谐的综合整治目标。

本文深入分析植物根系固土机理，并结合具体项目探究植物根系固土护坡技术的创新。

关键词：植物根系；固土机理；护坡技术一、植物根系固土机理1、植物根系增强摩擦加筋力植物根系在和土质实现紧密结合基础上，能够形成根-土复合体，该复合体能够协同承受作用力和变形力。

根-土复合体在外荷载力作用下，根系和土体都会出现一定程度的变形，而根系弹性模量要比土体弹性模量要高，在土体与根系出现相互错动趋势或者已经形成相互错动状态的时候，会有摩擦力发生在土体与根系之间，在摩擦力作用下，能够充分调动土体抗压强度和根系材料抗拉强度，以此充分提升整体土体的强度，降低复合体变形力[1]。

通过对边坡土体应力实现分析，发现根-土复合体增强了土层对根系材料的粘聚力，在相关粘聚力的作用下，能够切实提升原土体实际抗剪强度，并在对土体侧向膨胀实现有效限制基础上，减小其最大剪应力，在两种作用下，可充分提升边坡土体自身承载能力。

结合土壤与垂直根系相互之间发生作用力的力学模型，能够对土体受到植物根系具体的加筋作用实现定量分析。

在植物根系具体延伸方向和土体相应剪切区属于正交关系的时候，若根表面承受充足的约束力与摩擦力，确保根部不会被拉出，此时如果有土体剪应力出现，受到根系的错动位移影响，根会出现拉长情况，促使根内出现拉力，由TR表示，拉力沿剪切法线方向所发出的分力，能够对剪切变形实现抵抗，拉力沿法线方向所发出的分力，能够提升剪切面正应力。

所以，把破坏变形率较大且抗拉强度较高的根系材料适当的植入土中作为土壤的加筋材料，能够对土变形情况实现有效控制，提升土体整体稳定性。

植物根系对边坡防护的力学效应研究谷俊斌冯仲齐(西安建筑科技大学工程力学，陕西西安 710055）摘要：随着人们对景观和环保意识的增强，传统的护坡方式已经不能满足人们的要求。

本文首先比较了植物护坡和工程护坡的优劣，其次建立植物根系和土层相互作用的理论计算模型，最后着重研究了植物的加筋作用。

关键字：植物根系；边坡防护；力学效应；植物防护The Mechanics effect that plant root systemprotects to the slope researchGuJunBin FengZhongQi(Xi'AN University of Architecture and TechnologyEngineering mechanics, xi'an shanxi710055)Abstract: Along with people are to landscape and strengthening of environmental protection consciousness，the slope protection method of tradition can not satisfy the requirement of people. This paper first notethat both plant protection and engineering protection have theirs goodand bad；secondly，set up academic computational model of interaction between roots and soil；at last，focusing on the reinforcement function of plant roots.Key words: plant root system，slope protection，mechanics effect,Vegetation protection0引言近年来，国内外已对边坡植物防护进行研究，并己有不少文献。

不同类型植被根系对边坡表层的加固效果研究戴尚荣【摘要】植被根系固坡技术已经在边坡防护工程,尤其边坡表层防护得到广泛应用,但是目前关于植被固坡的理论研究却滞后于工程实践的应用.为了对不同类型植被固坡效果有更加清晰的认识,本文在建立不同类型植被(草地、灌木、成长树木、成熟树木)根系附加力学权重表的基础上,采用数值模拟手段对不同植被的在不同边坡尺寸和坡度下根系固坡效果进行分析和探讨.结果表明:成熟树木由于根系较深且表层附加力较大,在同等条件下,斜坡的安全系数最大、成长树木和灌木次之、草地的安全系数最小;此外,随着边坡角度和边坡基本尺寸的增大,4种植被的斜坡安全系数均呈现降低的趋势.【期刊名称】《江西水利科技》【年(卷),期】2018(044)006【总页数】6页(P409-414)【关键词】植被根系;固坡;加固效果;边坡尺寸【作者】戴尚荣【作者单位】江西省上饶市水利科学研究所,江西上饶344000【正文语种】中文【中图分类】TV8610 引言随着我国基础建设的快速发展，在道路、水电、城镇等基础建设中产生了大量的裸露人工边坡。

尤其在降雨频繁的地区，雨水入渗和冲刷不断降低斜坡的抗滑力(抗剪力)，当斜坡的下滑力超过其抗滑力时，斜坡将发生失稳[1-3]。

因此，提高斜坡抗滑力是保持斜坡稳定的关键，目前提高抗滑力主要措施是修筑支挡结构，如抗滑桩等[4]；同时在斜坡表面进行防护来防止雨水入渗降低土体的抗剪力。

对于斜坡表层的防护，虽然有干砌块石护坡和浆砌块石护坡等手段，但这些人工防护随着岩石风化和混凝土的老化，其防护效应会大大降低，并不能持久[5，6]。

为了对斜坡方面进行防护并兼顾生态环境，生态护坡(植被根系护坡)被提了出来[7]。

植被根系固坡是近30年提出，并有越来越多的学者展开此方面的研究，如Riestenberg，Waldron，李绍才等[7-9]对植被加固边坡的机理，如基质作用、植被功能等方面进行分析和探讨；Frydman等通过室内试验明确植被根系对坡体具有明显的加固作用[10]；赵志明，刘川顺等通过数值模拟手段对植被固坡进行了分析研究[11，12]；蒋德松、杨玉田、Gaillard，等[13-15]依托于工程实践对植被固坡进行实践分析，并得出植被对坡体的稳定性具有较为明显的影响等。

第36卷第2期2022年4月水土保持学报J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .36N o .2A pr .,2022收稿日期:2021-09-10资助项目:国家自然科学基金重大项目 大梯度环境下坡面岩土体物理力学性质与灾变条件空间格局 (41790432) 第一作者:钟彩尹(1999 ),女,硕士研究生,主要从事岩土工程方向的学习和研究㊂E -m a i l :z h o n g c a i y i n @s t u .c d u t .e d u .c n 通信作者:吴礼舟(1975 ),男,教授,博士生导师,主要从事岩土工程方向的教学和研究㊂E -m a i l :138********@163.c o m植物根系吸水对非饱和土边坡稳定性影响的分析钟彩尹1,崔鹏2,朱帅润1,卿毅伟1,吴礼舟1(1.成都理工大学环境与土木工程学院,成都610059;2.中国科学院成都山地灾害与环境研究所,成都610054)摘要:为了量化植物根系吸水对非饱和土边坡稳定性的影响及为植被护坡的植物种类选择提供参考,采用C OM S O L M u l t i p h y s i c s 建立二维边坡,模拟不同根系形态㊁根长及降雨条件下的根系吸水引起的非饱和土边坡孔隙水压力的分布变化,并采用极限平衡理论对边坡稳定系数进行定量计算㊂结果表明:指数形根系吸水产生的吸力最大,比裸坡增大4.2倍,抛物线形根系吸水产生的吸力最小,但仍比裸坡增大2.7倍;根系越长吸水影响深度越大;根系越短,产生的吸力越大,且吸力在边坡表面的变化越显著;短期降雨后,含根系边坡吸力比裸坡高12~20k P a ;指数形根系对非饱和土边坡稳定性提高贡献最大,比裸坡提高1.54倍,抛物线形最小,但仍比裸坡稳定性提高1.36倍㊂根系吸水对非饱和土边坡的稳定性提高有积极作用,在采用植被护坡的方式时,应优先考虑指数形根系的植被㊂关键词:根系吸水;水文性质;边坡稳定性;数值分析中图分类号:T U 411.7 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2022)02-0099-07D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2022.02.013A n a l y s i s o f t h e I n f l u e n c e o fR o o tW a t e rA b s o r p t i o no n t h e S t a b i l i t y o fU n s a t u r a t e dS o i l s S l o pe Z HO N GC a i y i n 1,C U IP e n g 2,Z HUS h u a i r u n 1,Q I N G Y i w e i 1,WU L i z h o u 1(1.C o l l e g e o f E n v i r o n m e n t a n dC i v i lE n g i n e e r i n g ,C h e n g d uU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,C h e n gd u 610059;2.I n s t i t u te of M o u n t a i n H a z a r d s a n dE n v i r o n m e n t ,C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e ,C h e n gd u 610054)A b s t r a c t :T o q u a n t i f y t he i nf l u e n c e o f r o o tw a t e r a b s o r p t i o no nu n s a t u r a t e ds o i l s s l o p e s t a b i l i t y an d p r o v i d e r e f e r e n c e f o r p l a n t s p e c i e s s e l e c t i o no f v e g e t a t i o ns l o p e p r o t e c t i o n ,a t w o -d i m e n s i o n a l s l o p ew a s e s t a b l i s h e d b y C OM S O L M u l t i p h y s i c s .T h e d i s t r i b u t i o no f p o r e -w a t e r p r e s s u r e i nu n s a t u r a t e d s o i l s s l o p e c a u s e db y ro o t w a t e r a b s o r p t i o nu n d e r d i f f e r e n t r o o tm o r p h o l o g y ,r o o t l e n gt h a n d r a i n f a l l c o n d i t i o n sw a s s i m u l a t e d ,a n d t h e s l o p e s t a b i l i t y f a c t o rw a s q u a n t i t a t i v e l y c a l c u l a t e du s i n g t h e l i m i t e qu i l i b r i u m m e t h o d .R e s u l t sd e m o n s t r a t e d t h a t t h e s u c t i o n g e n e r a t e db y t h e e x p o n e n t i a l r o o t u p t a k ew a t e r i s t h e l a r g e s t ,w h i c h i s 4.2t i m e s l a r ge r t h a n t h a t of t h eb a r e s l o p e ,a n d t h e s u c t i o ng e n e r a t e db y th e p a r a b o li c r o o t u pt a k ew a t e r i s t h e s m a l l e s t ,w h i c h i s s t i l l 2.7t i m e s l a r g e r t h a n t h a t o f t h e b a r e s l o p e .T h e l o n g e r t h e r o o tw a s ,t h e g r e a t e r t h e i n f l u e n t i a l d e p t ho f w a t e ru pt a k ew a s .T h e s h o r t e r t h e r o o tw a s ,t h e g r e a t e r t h e s u c t i o n g e n e r a t e d ,a n d t h em o r e r e m a r k a b l e t h e c h a n g e o f s u c t i o no n t h e s l o p e s u r f a c e .A f t e r s h o r t -t e r mr a i n f a l l ,t h e s u c t i o no f r o o t s o i l s l o p ew a s s t i l l 12~20k P ah i g h e r t h a n t h a t o f b a r e s l o p e .T h e e x p o n e n t i a l r o o t s y s t e mc o n t r i b u t e dm o r e t o t h e s t a b i l i t y i m pr o v e m e n t o f u n s a t u r a t e d s o i l s s l o p e ,w h i c hw a s 1.54t i m e s h i g h e r t h a n t h a t o f b a r e s l o p e .W h i l e t h e p a r a b o l i c r o o t s ys t e m w a s t h e s m a l l e s t ,b u t i tw a s s t i l l 1.36t i m e s h i g h e r t h a n t h a t o f b a r e s l o p e .T h e r o o tw a t e r a b s o r pt i o nh a s a p o s i t i v e e f f e c t o n t h e s t a b i l i t y o f t h e u n s a t u r a t e d s o i l s s l o p e .F o r v e g e t a t i o n s l o p e p r o t e c t i o n ,p r i o r i t y w i l l b e g i v e t o t h e v e g e t a t i o nw i t h t h e e x po n e n t i a l r o o t .K e y w o r d s :r o o tw a t e r a b s o r p t i o n ;h y d r o l o g i c a l p r o p e r t i e s ;s l o p e s t a b i l i t y ;n u m e r i c a l a n a l y s i s 植被护坡是近年发展的兼顾环境生态保护和加固的一种支护方法㊂根系不仅提高边坡力学性能,比如深根锚固作用㊁浅根加筋作用,而且植物根系的存在影响边坡的水文性质㊂植物根系吸水为植物蒸腾作用提供所需的水分,改变边坡空间水分分布,引起土壤渗透性降低,土中吸力增大,对降雨有一定的截留作用,有利于边坡维持较高的吸力,增大土壤抗剪强度,提高非饱和土边坡的稳定性㊂为了研究植物根系的存在对非饱和土边坡稳定性的影响,很多学者做了大量的试验研究及数值模拟研究㊂S w i t a l a等[1]利用有限元软件模拟降雨时草本㊁灌木和乔木根系的力学加固作用及根系吸水的耦合问题对边坡稳定性的影响,将根系吸水速率用流动连续性方程中的一个汇项表示;M a h a n n o p k u l等[2]做了大型直剪试验,研究了香根草根系浓度和吸力对其加固非饱和土边坡稳定性的影响;Z h a n g等[3]在黄土土壤中做了一系列温室番茄生长试验,通过土壤含水量在时空上的变化,研究根系生长对土壤质地和水力条件的影响;W a n g等[4]研究了6种根系结构引起根 土复合体饱和水力传导率和强度的变化对边坡稳定性降雨阈值的影响;L i等[5]采用C OM S O L M u l t i p h y s i c s研究了植物根系产生的附加黏聚力对边坡稳定性的影响;张锋等[6]通过常规三轴固结不排水试验,研究植物根系在一定含水量和含根量条件下对抗剪强度的影响;嵇晓雷[7]对植物根系形态进行大量现场和室内试验及分形维数研究,分析其对边坡稳定性的影响㊂关于根系提高非饱和土边坡稳定性的研究,大多数学者考虑根系的力学加固作用,而忽略了根系吸水改变边坡水文性质,对边坡的稳定性变化也会产生影响㊂本文通过多物理场有限元软件C OM S O L M u l-t i p h y s i c s模拟了降雨条件下根系形态和根系长度变化及非饱和土边坡中孔隙水压力的分布变化,并将在C O M S O L M u l t i p h y s i c s中计算的孔隙水压力数据导入G e o-s t u d i o中,采用M o r g e n s t e r n-P r i c e法计算非饱和土边坡的稳定系数,研究其对边坡稳定性的影响㊂1理论模型1.1根系吸水国内外学者关于根系吸水规律的研究途径主要有微观和宏观2类,提出的模型相应地称为微观模型和宏观模型㊂微观模型主要用于分析根系吸水的机制,部分学者通过考虑根系的水力特性进行修正,虽然微观模型对于定量描述研究根系吸水的水分运动规律有一定的作用,但是不适用于整个根系区[8]㊂宏观模型将根 土看做一个整体,将根系吸水定义为一个源汇项[9]插入理查兹方程(描述非饱和土体中的水分流动)中㊂根据F e d d e s等[10]的研究和推导,可将植物根系吸水表示为:S(ψ,z)=F(ψ)G(z)T p(1)式中:G(z)为描述植物根系形态的函数;T p为植物潜在蒸腾速率(m/s);F(ψ)为F e d d e s等[10]提出的与土壤基质吸力相关的根系吸水折减函数,可表示为F(ψ)=ψψa eψ<ψa e1ψa eɤψ<ψdψw-ψψw-ψdψdɤψ<ψw0ψw<ψìîíïïïïïïïï(2)式中:ψ为土壤中的基质吸力(k P a);ψa e为植物厌氧点的土壤吸力(k P a),本文取5k P a;ψd为维持根系最大吸水的最高土壤吸力(k P a),本文取100k P a;ψw 为植物萎蔫点所对应的土壤吸力(k P a),超过该点之后,植物将不能从土壤中吸水,本文取1500k P a㊂该折减函数的图像见图1㊂图1根系吸水折减函数将根系吸水考虑为源汇项S(ψ,z),修正后的理查兹方程可表示为:∂∂x(k∂H∂x)+∂∂z(k∂H∂z)-S(ψ,z))=∂θw∂t(3)式中:k为非饱和土体渗透系数(m/s);H为压力水头(m);S(ψ,z)为根系吸水的源汇项;θw为体积含水率㊂1.2根系形状在自然环境中生长的根系,形状复杂,难以量化㊂目前处理植物根系图像的方式主要是应用根系图像分析软件对其进行定量描述㊂现有的植物根系形状一般分为4种类型,分别为均布形[11]㊁三角形[12]㊁指数形[13]和抛物线形[14]㊂为了简化其研究,将根系形状理想化,用根系分布函数来表达,4种类型的根分别表示为:G(z)=1H2'(均布形)2H2'(z'-H1'H2')(三角形)e x p(z'-H1')-1e x p(H2')-H2'-1éëêêùûúú(指数形)2H'23((z'-H1')L2-(z'-H1')2)H2'2éëêêùûúú(抛物线形)ìîíïïïïïïïïïï(4)001水土保持学报第36卷式中:H '1和H '2分别为垂直于坡面方向无根区域和含根区的长度(m )㊂植物根系函数的图像见图2㊂图2 4类根系函数图像2 数值模型与边界条件通过有限元软件C OM S O L M u l t i p h ys i c s 板块建立的二维边坡模型(图3)研究根系形态㊁根长及降雨对非饱和土边坡稳定性的影响㊂图3 边坡有限元模型示意该边坡由含根区和无根区组成,根据马瑶[15]和朱景汕[16]的研究,该二维边坡的含根区厚度为1m ,坡比取1ʒ2,该边坡长45m ,高16m ㊂该模型的边界条件为:边坡底边界及左右两侧均为无流动边界,边坡表面设置为蒸腾或降雨边界,该模型的初始地下水位位于距底边界7m 处,在含根区定义源汇项㊂在C OM S O L M u l t i p h ys i c s 中,采用R i c h a r d s 方程接口对非饱和边坡中的水流流动进行模拟,其控制方程为[17-18]:∂∂t (εp ρ)+Ñ㊃(ρu )=Q m (5)∂∂t (εp ρ)=ρ(S e S +C m ρg )∂p ∂t (6)u =-κsμk r (Ñp +ρg ÑD )(7)将式(6)㊁(7)代入式(5)可得:ρ(C m ρg +S e S )∂p ∂t +Ñ㊃ρ(-κsμk r (Ñp +ρg ÑD ))=Q m (8)式中:p 为孔隙水压力(k P a );εp 为孔隙率;C m 为容积比湿度(1/m );S e 为有效饱和度;S 为储水系数(1/P a );κs 为渗透率(m /s );μ为流体动力黏度(P a /s );k r 为相对渗透率(m /s );ρ为流体密度(k g /m 3);g 为重力加速度(m /s 2);D 为y 方向的坐标;Q m 为源汇项;u 为流速矢量;Ñ为梯度算子㊂该模型中的土 水特征曲线及渗透函数曲线采用V a n -G e n u c h t e n 模型[19],即:θ=θr +(θs -θr )11+(αh )n éëêêùûúúm(9)相应的非饱和土渗透系数为:k =k sS e 121-(1-S e 1m )m éëêêùûúú2(10)S e =11+(αh )n []m(11)式中:θ为土的体积含水量;h 为压力水头(m );α㊁m ㊁n 为V G 模型中的拟合参数,其中m =1-1/n ;θr 为土体的残余体积含水量;θs 为土体的饱和体积含水量;k 为非饱和土渗透系数(m /s );k s 为饱和土渗透系数(m /s)㊂该模型中所用到的参数见表1㊂表1 模型参数参数数值参数数值参数数值θs 0.45n2.00γd /(k N ㊃m -3)15.0θr 0.05c /k P a7.61T p /(m ㊃s -1)2.6ˑ10-6α0.20φ/(ʎ)29.00k s/(m ㊃s -1)2.6ˑ10-6m0.50在C O M S O L M u l t i p h ys i c s 中得出非饱和土边坡的孔隙水压力分布结果,将其导入G e o -s t u d i o 的S L O P E /W 模块中,进行边坡稳定性计算[20]㊂该模块提供了极限平衡理论,包括O r d i n a r y 法㊁B i s h o p 法㊁J a n b u 法和M o r g e n s t e r n -P r i c e 法㊂由于M o r g e n s t e r n -P r i c e 法既满足力矩平衡,也满足静力平衡,考虑的因素较为全面,所需假设较少,故采用该方法对边坡稳定性进行计算㊂非饱和土的抗剪强度采用F r e d l u n d 等[21]所提出的公式进行计算:τf =c '+(σn -u a )t a n φ'+(u a -u w )t a n φb (12)式中:c '和φ'分别为有效黏聚力(k P a )和有效内摩擦角(ʎ);u a 和u w 分别为孔隙气压力(k P a )和孔隙水压力(k P a );(σn -u a )为净法向应力(k P a );φb 为随吸力变化的内摩擦角(ʎ)㊂3 结果与分析3.1 根系形态对非饱和土边坡的影响4类根系形态对非饱和土边坡孔隙水压力的分布影响见图4㊂选取B H 截面进行分析,在进行模拟计算时,选取根系长度为1m ,设置蒸腾边界为1个定量,取蒸腾速率T p =2.6ˑ10-6m /s ,设置蒸腾时间为24h㊂101第2期 钟彩尹等:植物根系吸水对非饱和土边坡稳定性影响的分析从图4可以看出,非饱和土边坡中孔隙水压力的分布与根系形态形函数较为相似㊂由计算结果可知,随着植物根系不断的吸水,在非饱和土边坡中所产生的基质吸力不断增大,由最初的38.9k P a增加到109.9k P a,非饱和土边坡的土壤渗透性降低,抗剪强度增大㊂从图4还可看出,植物根系吸水的影响范围大约为根系长度的4倍,越靠近坡表所产生的吸力变化越明显㊂图44种根系形态孔隙水压力分布选取蒸腾时间为24h的4类根系孔隙水压力分布图进行对比分析可知,指数形根系形态所能产生的基质吸力最大为162.7k P a,较裸坡吸力增大约4.18倍,其次为三角形和均布形,分别为130.4,109.9 k P a,分别较裸坡吸力增大3.35,2.83倍,抛物线形根系所产生的基质吸力最小,为105.5k P a,较裸坡吸力增大2.71倍㊂3.2根系长度对非饱和土边坡的影响为了研究根系长度对非饱和土边坡中孔隙水压力分布及对其稳定性的影响,模拟计算了同一种根系形态在不同根系深度下,孔隙水压力和稳定性的变化㊂本文考虑了4类根系形态在根系长度分别为0.2,0.5,1.0m时对非饱和土边坡中孔隙水压力分布的影响㊂均布形㊁三角形㊁抛物线形㊁指数形4类根系在不同根系深度的孔隙水压力分布见图5㊂由图5可知,均布形根系形态在根长为1.0m时,所产生的基质吸力为109.9k P a,根长为0.5m时所产生的基质吸力为143.2k P a,根长为0.2m时,所产生的基质吸力为162.0k P a,分别较裸坡吸力增大2.85,3.68, 4.16倍;三角形根系形态在根长为1.0m时,所产生的基质吸力为130.4k P a,根长为0.5m时,所产生的基质吸力为152.7m,根长为0.2m时所产生的基质吸力为178.7k P a,分别较裸坡吸力增大3.35,3.92, 4.59倍;抛物线形根系在根长为1m时,所产生的基质吸力为105.5k P a,根长为0.5m时,所产生的基质吸力为117.4k P a,根长为0.2m时,所产生的基质吸力为148.0k P a,分别较裸坡吸力增大2.71,3.02,3.80倍;指数形根系形态在根长为1m时,所产生的基质吸力为162.7k P a,根长为0.5m时,所产生的基质吸力为178.3k P a,根长为0.2m时,所产生的基质吸力为193.4k P a,分别较裸坡吸力增大4.18,4.58,4.97倍㊂与上一节所得结论相符,不同根长时,指数形所能产生的吸力最大,三角形和均布形根系形态次之,抛物线形所能产生的吸力最小㊂对比相同根系不同根长,根系越短所能产生的基质吸力越大㊂从图5可以看出,随着根系长度的减小,根系吸水的影响范围逐渐减小㊂根系越短,在靠近坡表处吸力变化越明显,这是由于在进行数值模拟分析时,假定的植物根系面积为单位值,根系越短,其水平方向的植物根系量将越大,故越靠近坡表根系吸水更明显,所能产生的吸力变化越剧烈㊂3.3降雨对非饱和土边坡的影响根据4类根系对非饱和土边坡孔隙水压力分布201水土保持学报第36卷的分析,可将这4类根系分为2类:一是三角形和指数形根系;二是均布形和抛物线形㊂第1类根系主要分布在靠近坡表的位置,随土层深度加深根系分布逐渐减少㊂研究植物根系吸水,选择分析指数形和抛物线形根系,在根系长度为0.5m时对非饱和土边坡孔隙水压力的影响㊂在模型中,降雨强度为20,45,70m m/d,分别对应小雨㊁中雨㊁暴雨㊂图54类不同根长的根系孔隙水压力分布图6为不同降雨条件下降雨时间为12h时,指数形和抛物线形根系及裸坡的孔隙水压力分布图㊂从图6可以看出,随着降雨的发生,土体中的吸力逐渐减小,含根系的非饱和土边坡中的吸力与裸坡土体吸力之间的差异逐渐减小,在降雨强度为70 mm/d,降雨12h之后,裸坡的吸力为16.09k P a,指数形根系形态边坡的吸力为29.00k P a,抛物线形根系形态边坡的吸力为35.47k P a㊂在降雨强度为45 mm/d,降雨12h之后,裸坡的吸力为25.95k P a,指数形根系形态边坡的吸力为33.04k P a,抛物线形根系边坡的吸力为42.05k P a㊂在降雨强度为20mm/ d,降雨12h之后,裸坡的吸力为31.08k P a,指数形根系形态边坡的吸力为37.70k P a,抛物线形根系边坡的吸力为50.71k P a㊂在短期降雨条件下,对不同的降雨强度含根系土壤所能维持的土壤吸力仍然比裸坡土体高12~20k P a,对提高非饱和土边坡稳定有一定的作用㊂3.4根系形态、根长和降雨对非饱和土边坡稳定性的影响将前述的孔隙水压力计算结果导入到G e o-s t u d i o中,计算非饱和土边坡的稳定性㊂图7显示坡比为1ʒ2时,不同的根系形态对非饱和土边坡稳定性的影响㊂使用S L O P E/W模块,计算得到在未降雨的条件下,不含根系的裸坡稳定系数为3.80,含抛物线形根系的非饱和土边坡稳定系数为5.17,均布形根系为5.36,三角形根系为5.66,指数形为5.85,分别较裸坡增加1.36,1.41,1.49,1.54倍㊂在降雨强度为70mm/d,降雨持时为24h时,裸坡的稳定系数降低16.0%,含抛物线根系非饱和土边坡稳定系数降低12.0%,均布形根系降低11.2%,三角形根系降低10.8%,指数形根系降低了0.6%,与指数形根系能维持土体中吸力的能力较强相符,同时与吴宏伟[22]的研究结果相符㊂从图8可以看出,降雨强度为70mm/d㊁降雨12 h之后,不同坡比(1ʒ2,1ʒ1,1ʒ0.75,1ʒ0.5)对根系边坡和裸坡稳定性的影响㊂随着坡比的增大,稳定系数逐渐减小㊂随坡比由1ʒ2增大到1ʒ0.5,裸坡稳定系数减小53.6%,含指数形根系边坡稳定系数减小50.8%,含三角形根系边坡稳定系数减小51.0%,含均布形根系边坡稳定系数减小51.4%,含抛物线形根系边坡稳定系数减小52.0%㊂结果表明,随着坡比的增大,边坡稳定系数降低,但含根系边坡对边坡的稳定性提高仍有积极作用,指数形根系对边坡稳定性提高作用最为明显㊂301第2期钟彩尹等:植物根系吸水对非饱和土边坡稳定性影响的分析图6降雨条件下含根边坡孔隙水压力分布图7各类情况下的稳定系数图8稳定系数与坡比关系曲线4结论(1)当根系长度一致时,含指数形根系形态的土体中所能产生的吸力最大,其次为三角形和均布形根系,抛物线形根系所产生的吸力最小㊂(2)当根系形态相同时,根系越长,其吸水的影响深度越大,根系长度越短所能产生的吸力越大,相应在水平方向的植物根系量大,在坡表产生的吸力变化越明显㊂(3)含指数形根系形态的非饱和土边坡较裸坡的稳定系数提高35.1%,三角形根系形态提高32.9%,均布形根系形态提高29.1%,抛物线形根系提高26.5%,在选择植被种类时,可优先选用指数形根系形态植被,对非饱和土边坡稳定性提高较多㊂(4)含根系非饱和土边坡中的吸力与裸坡中的吸力差异随降雨持时逐渐减小,在短期降雨后,含根系土体所能维持的吸力仍比裸坡高12~20k P a,能对保持边坡稳定性起到有效作用㊂参考文献:[1] S w i t a l aB M,W uW.N u m e r i c a lm o d e l l i n g o f r a i n f a l l-i n-d u ce d i n s t a b i l i t y o fv e g e t a t e ds l o p e s[J].G e o t e c h n i q u e,2018,68(6):481-491.[2] M a h a n n o p k u lK,J o t i s a n k a s aA.I n f l u e n c e so f r o o t c o n-c e n t r a t i o n a nd s u c t i o n o n C h r y s o p o g 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夹竹桃根系分枝角度对边坡稳定性影响嵇晓雷;杨平【摘要】植物根系与土的相互关系非常复杂，将根土复合体当作由土体、根系所联系起来的有机体，提出基于根系形态特征的固土机理数值分析方法，研究在雨水侵蚀力和坡面径流侵蚀力作用下，不同的根系形态对土体的应力场和位移场的影响。

选择常见护坡植物夹竹桃(Nenium indicum)作为研究对象，根据植物天然生长形态特征，建立植物根系数值模型，研究主侧根夹角度数不同的根系模型对边坡表层土体稳定性的影响。

研究结果表明：运用有限元法能够模拟土体与根系的共同作用，可形象直观地体现植物根系对于边坡表层应力场和位移场的影响，根系的存在能够在土体中形成刚度较大的网状结构，网状结构能够有效的通过应力扩散作用将外力传递到周围土体，使边坡的应力向土层周围传递，从而增加了根系分布层整体的抵抗作用，能有效提高边坡表层土体整体稳定性，有效减小边坡表层土体位移量，边坡表层土体位移量随着根系长度的增加逐渐减小，根系主侧根夹角不同对边坡表层位移影响不同。

主侧根夹角45°~60°，对减小边坡表层位移变化量最为有效。

选择合适根系分布形态的护坡植物对稳定边坡表层土体具有不同的效果。

植物根系对于边坡土体的稳定性仅限于边坡浅层土体，植物根系固土的作用主要是增加浅层土体的黏聚力，限制浅层土体的侧向位移，在土体表层形成加筋网络作用，提高边坡土体表层的稳定性。

【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2012(000)012【总页数】5页(P1966-1970)【关键词】主侧根夹角;根系形态;有限元;稳定性;位移【作者】嵇晓雷;杨平【作者单位】南京林业大学土木工程学院,江苏南京 210037; 江苏广播电视大学建筑工程系,江苏南京 210036;南京林业大学土木工程学院,江苏南京 210037【正文语种】中文【中图分类】S157我国的滑坡以浅表层滑坡最为常见，约占全部类型的2/3左右，国内外关于植物根系固土功能及提高坡面抗滑能力的研究表明，植物根系护坡可以提高坡面的稳定性，对浅表层滑坡具有有效的治理和预防作用。

无裂缝植物根系对中原地区土遗址边坡的力学作用研究1.土遗址保护研究现状与进展我国土遗址种类丰富、类型全面。

按照不同分类标准，可将土遗址分为不同的类型。

古文化遗址大多保存在地下，有些经过发掘后已经回填，如陕西姜寨遗址：只有少量的进行室内展示，如陕西半坡遗址、甘肃大地湾遗址等，这些遗址主要是室内遗址。

而大遗址的保护和研究在不断的进步与发展中。

2.河南大遗址的类型与区域特征河南省作为中原地区的主要发源地，历史悠久，其为全国文物大省，遗址比较类型齐全，如遗址、古城址、古建筑、古墓葬、石窟寺及石刻等不可移动文物均有所发现。

河南省共计189处六批全国重点文保护单位。

全国重点保护大遗址河南省内16处以洛阳和郑州最多，洛阳7处，郑州5处。

3.植物根系对土遗址稳定性的影响植物本身对土遗址具有保护与破坏的双重作用植物根系的力学作用是对土遗址最主要的破坏方式之一，植物表层根系对土壤颗粒有约束作用，深部根系对其有锚固作用，而树根自身可以对建筑物造机械破坏，根尖会产生酸性物质，其会引起土遗址发生化学风化从而导致根系腐烂，存在一定的隐患，这些不利因素都会对土遗址保存造成一定的影响。

4.植物根系对斜坡的加筋作用植物根系含根量随深度逐渐减少，其分布呈網状。

根系相当于一种柔性加筋材料，类似于土木工程中的土木格栅。

土和根系的相互作用共同组成了根一土复合材料，根系与土的复合体相当于加筋土，其远比土木工程中的加筋土复杂，其在空间上来看是一个三维体，故可看做是加筋土分布，具有与加筋土的受力特性，从而对土体具有一定的加筋作用，提高加筋体的整体强度。

5.有限元软件建模分析通过建立有限元数值模型，以达索SIMULIA公司开发的abaqus软件为计算工具，以强度折减有限元法为基本原理，研究常见植物的根系形态，以及根土相互作用的形态，分析常见根系与土体相互作用的力学模型，建立计算实例分工况进行有限元分析，探索根系在边坡中的形态和土体的应力应变状态，进而了解根系作用在边坡上时，其对边坡的破坏作用。