近些年来,随着社会的进步和人们环保意识的增强,运用植物护坡方法来防治边坡的频率明显增高。国内外学者针对植物根系护坡开展多方面的研究的同时也获取了很多有价值的研究成果。诸多研究表明植物根系的存在能够显著增强土体的抗剪强度,但是现有的研究大多聚焦于根系数量和根径等对土体强度的影响效应,而关于根系分布密度及根系空间分布角度等对根土复合体的影响研究的文献还比较少。所以,针对植物根系的不同分布方式对根土复合体的作用效应开展相关研究是非常有必要的。本文在现有研究的基础上,通过理论与理试验研究探索在西南地区边坡中香根草根系对根土复合体的作用效应。本文通过室内一系列常规物理性能试验、数值模拟、直剪实验对不同分布方式和不同空间分布角度等情况下根系对香根草根土复合体的抗剪强度、安全系数的作用规律以及通过原状土冲刷试验针对香根草根系对边坡土体抗冲性能的影响效应开展了相关研究。本文研究工作的主要内容和取得的创新成果如下:1.香根草根土复合体直剪试验研究通过对不同分布密度、不同根系空间分布角度和不同含水率情况下的香根草根土复合体进行直剪试验,得到了如下结论:(1)通过剪切试验数据的拟合结果再次验证了香根草根土复合体的抗剪强度符合库仑强度理论(τ=c+σtanφ),且复合体的抗剪强度随着荷载强度的增加而增大。香根草根系可以显著增强土体的抗剪强度;香根草根系通过改变根土复合体的粘聚力及内摩擦角的大小改变了复合体的抗剪强度,提高了边坡土体的稳定性。(2)通过实验发现,不同香根草根系分布密度对根土复合体的抗剪强度的影响程度是不同的,H1(10一组)抗剪强度>H2(5:5两组)抗剪强度>H3(2:2:2:2:2五组)抗剪强度>Wa(素土)抗剪强度。试验结果表明在其他条件一定的情况下,根系分布密度越大,根土复合体的内摩擦角、粘聚力以及抗剪强度也越大。(3)研究发现不同香根草根系空间分布角度对根土复合体的抗剪强度的影响程度不同,Hc(一半垂直一半倾斜45°分布)抗剪强度>Hb(全倾斜45°分布)抗剪强度>Ha(全垂直分布)抗剪强度>Wa(素土)抗剪强度。研究表明在其他条件相同情况下,随着根系空间分布角度的改变,根土复合体的内摩擦角、粘聚力和抗剪强度也随之发生变化;其中根系空间分布角度对根土复合体的粘聚力作用效果很明显,而对根土复合体的内摩擦角作用效果比较小。(4)试验结果表明在试样的密度、根系直径、根系数量、根系分布密度、根系分布角度等一定的情况下,随着含水率的增大,香根草根土复合体的抗剪强度呈现先增大后减小的趋势。这和前人的研究结果是一致的。2.香根草根系加筋作用的数值分析研究(1)香根草根系的存在明显提高了边坡的安全系数,有利于边坡土体的稳定性。香根草根系在边坡中分布密度不同,在一定程度上对边坡安全系数的影响大小也不同;根系呈H1(10一组)分布密度下的边坡安全系数最大;此结果和第四章中不同根系分布密度对边坡土体抗剪强度的影响结果规律相同。(2)不同香根草根系空间分布角度下的边坡稳定系数有一定程度上的差距,几种分布方式中,呈一半垂直一半倾斜45°香根草根系空间分布角度时边坡安全系数最大,最有利于边坡稳定。3.抗冲刷实验研究试验发现香根草根土复合体的抗冲性大于同土层无根土的抗冲性,且香根草根土复合体的抗冲性指数是同土层无根土抗冲性指数的2.24倍。试验结果表明香根草根系的存在增强了边坡土体的抗冲性。