基于統計理論的青海河南縣地區5種草本植物根系力學特性研究*

付江濤 李曉康 劉昌義 余冬梅 魯秋菊 孟宏睿 胡夏嵩

(①陜西理工大學土木工程與建筑學院， 漢中 723000， 中國)(②陜西理工大學數學與計算機學院， 漢中 723000， 中國)(③青海大學地質工程系， 西寧 810016， 中國)(④中國科學院青海鹽湖研究所， 西寧 810008， 中國)

0 引 言

近年來隨著人們對生態環境保護認識的逐漸提高，利用植物對邊坡開展防護的應用愈來愈廣泛(Reubens et al.，2011； Caviezel et al.，2014； 肖濤， 2019； 李姜瑤等， 2020； 劉亞斌等， 2020)。植被護坡技術的應用始于16世紀，但其理論發展則始于20世紀60年代(付江濤等， 2014; 肖濤等， 2019)。Gray et al.(1982)認為植物護坡機理表現在植物地上部分的水文效應和根系的力學效應。Wu et al.(1979), Waldron et al.(1977)指出植物根系固土護坡力學機理在于根系可有效增強邊坡土體黏聚力，從而提高邊坡穩定性。在此基礎上，借助于Mohr-Coulomb準則，Wu et al.(1979)推導出根系提高土體抗剪強度的解析解，即Wu-Waldron-model(WWM)模型，該模型假定由根系和土體組成的根-土復合體受到剪切作用后，一部分剪切力通過根系與土體間的摩擦力、咬合力和錨固力轉化為根系的抗拉力，可用公式加以表示。

S=c+σtanφ+ΔSr

和

式中：S為復合體抗剪強度(kPa)；c為土體黏聚力(kPa)；σ為法向壓力(kPa)；φ為土體內摩擦角(°)； ΔSr為由根系產生的土體抗剪強度增加值(kPa)；θ和φ′分別為根系的剪切變形角(°)和復合體的內摩擦角(°)；tr為復合體橫截面上單位面積中單根平均抗拉強度(MPa)；Arn/A為復合體橫截面積上根系橫截面積與土體橫截面積之比值；Arn為復合體橫截面上所有根系橫截面面積(mm2)；A為復合體橫截面面積(mm2)。Wu et al.(1979), Thomas et al.(2010)、Leung et al.(2017)等在研究根系剪切變形角與土體抗剪強度的關系后，認為公式