本文基于分形理论、植物生态学理论和边坡工程力学理论等多种护坡理论,通过数值模拟和室内试验对香根草生态护坡性能的机理进行研究。基于分形理论和植物生态学理论建立香根草根系的形态模型,结合香根草根系的形态模型分析香根草根系的分形维数与其形态参数的相关关系。基于边坡工程的水文效应理论和力学效应理论,通过室内模拟试验对香根草生态护坡性能的水文效应和力学效应进行试验研究,建立香根草根系的分形维数与香根草生态护坡性能的水文效应参数和力学效应参数的相关关系。基于有限元分析理论和摩尔—库伦破坏准则建立香根草根系与边坡土体相互作用的模型,通过对模型的数值模拟计算探究边坡表层稳定性与香根草根系分形维数的相关关系。(1)香根草根系的分形维数随着其生长期的延长而逐渐增大,两者呈现显著的对数相关关系。(2)最大降雨截留率和单位面积最大降雨截留量随着香根草根系分形维数的增加而增加,且呈现显著的线性正相关。(3)香根草根系的抗拉力随着根系直径的增大而逐渐增大,随着根系长度的增加基本保持不变;香根草根系的抗拉强度与抗拉力均随着根系直径的增大而减小,随着根系的长度增大而减小,且呈现多元指数的相关关系。(4)根土复合体的粘聚力和内摩擦角随着含根量的增加呈现线性增加的趋势,随着根系分形维数的增加也呈现线性增加的趋势。在围压一定的条件下,不同根系分布方式的根土复合体的破坏荷载存在差异,具体表现为混合型>相交型>竖向型>倾斜型;边坡稳定系数随着含根量的增加呈现线性增加趋势,随着分形维数的增加也呈现线性增加趋势。(5)在分支角度一定时,随着分形维数的增加,边坡表层的水平位移、竖向位移和总位移均有不同程度地降低,边坡表层的水平位移减小量、竖向位移减小量和总位移减小量与分形维数呈现显著性的线性相关关系。