盧海靜，王 磊，翟國良，胡夏嵩，2，余芹芹，喬 娜，李國榮

(1.青海大學(xué)地質(zhì)工程系，青海西寧 810016;2.中國科學(xué)院青海鹽湖研究所，青海西寧 810008)

近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中相當(dāng)數(shù)量的混凝土漿砌塊石護(hù)坡被廣泛應(yīng)用，而這類邊坡所形成的灰色景觀及其與環(huán)境之間的不協(xié)調(diào)性等也逐漸顯現(xiàn)出來。利用植被護(hù)坡能起到改善生態(tài)環(huán)境、減少邊坡水土流失、涵養(yǎng)水源等工程護(hù)坡措施所不具備的作用。為了科學(xué)有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與生態(tài)環(huán)境之間的可持續(xù)發(fā)展，采用植物方法加固邊坡被國內(nèi)外學(xué)者所重視且已逐漸成為一種發(fā)展趨勢［1-2］。植物根系具有加筋、錨固土體、提高土體抗剪強(qiáng)度的作用，這一觀點(diǎn)得到了國內(nèi)外學(xué)者的普遍認(rèn)可［3］。為了有效利用植被增強(qiáng)邊坡土體的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮植被涵水固土、改善環(huán)境的效應(yīng)，諸多學(xué)者在植物根系增強(qiáng)土體抗剪強(qiáng)度以及提高邊坡穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)評價(jià)方面采用了多種方法，這些方法包括根-土復(fù)合體快速直剪試驗(yàn)、三軸剪切試驗(yàn)及現(xiàn)場原位剪切試驗(yàn)等。本文在介紹這些評價(jià)方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步系統(tǒng)地論述了根-土復(fù)合體的結(jié)構(gòu)、性能及植物根系在增強(qiáng)邊坡土體穩(wěn)定性方面的貢獻(xiàn)，同時(shí)對根-土復(fù)合體原位剪切試驗(yàn)及其發(fā)展趨勢做了進(jìn)一步的探討。

1 根-土復(fù)合體理論

植被增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)已得到國內(nèi)外學(xué)者的肯定和證實(shí)，尤其是植被淺層根系的加筋作用及深根的錨固作用在加固邊坡土體過程中所起到的積極作用［4-7］。Waldron［8-9］認(rèn)為，植物根纖維提高土體抗剪強(qiáng)度主要是通過根-土接觸面的摩擦力將土體中的剪應(yīng)力轉(zhuǎn)換為根的拉應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)的，根系起到了加筋的作用，從而達(dá)到增強(qiáng)邊坡土體抗剪強(qiáng)度的效果。趙方瑩等(2009年)［10］認(rèn)為根系在增強(qiáng)邊坡土體穩(wěn)定性方面，主要是通過根系的加筋、錨固等作用實(shí)現(xiàn)提高土體黏聚力及根系與土體間的摩擦力，增強(qiáng)邊坡土體摩擦強(qiáng)度，進(jìn)而達(dá)到增強(qiáng)土體的抗剪強(qiáng)度和提高邊坡穩(wěn)定性的作用。Niu等(2008年)［11］研究林木根系增強(qiáng)土體穩(wěn)定性時(shí)，指出林木根系與土體之間的靜摩擦力是決定根系提高土體抗剪強(qiáng)度增量的主要因素。黃圣瑞等(2009年)［12］認(rèn)為根系能夠提高土體強(qiáng)度的根本原因在于土體與根系的相對位置在變形前和變形后存在顯著差異，因而它們在共同變形過程中存在相互錯(cuò)動(dòng)趨勢，這種錯(cuò)動(dòng)被根系與土體之間存在的摩擦阻力所抵抗，從而達(dá)到穩(wěn)定邊坡土體的效果。冀曉東等(2009年)［13］研究了根系的直徑、布置方式和土壤含水量等因素對根系增強(qiáng)土體強(qiáng)度的影響，通過三軸試驗(yàn)，認(rèn)為根系的存在顯著提高了根系與土壤構(gòu)成的根-土復(fù)合體的強(qiáng)度，即從機(jī)理上講，林木根系對土壤的增強(qiáng)作用是由于根-土界面摩擦力的作用把土體中的剪應(yīng)力轉(zhuǎn)換成根的受拉作用而產(chǎn)生的，即通過根的抗拉作用使得土體抗剪強(qiáng)度增加，進(jìn)而增強(qiáng)了土體的穩(wěn)定性。

Gray等(1983年)［14］在研究根系增強(qiáng)根-土復(fù)合體強(qiáng)度時(shí)，將含根系的土體視為一種特殊的復(fù)合材料，認(rèn)為根系如同復(fù)合材料中的纖維對土體起到了加固作用，即根系將土體束縛在根系分布范圍之內(nèi)，在土體遭到破壞時(shí)會(huì)受到來自根系的阻抗作用，從而達(dá)到增強(qiáng)土體穩(wěn)定性的目的。楊亞川等(1996年)［15］首次提出了土壤-根系復(fù)合體的概念，即將根系與土壤視為一體，簡稱復(fù)合體，并指出當(dāng)復(fù)合體的體積和含水量一定時(shí)，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)黏聚力與含根量呈正相關(guān)，而內(nèi)摩擦角與含根量關(guān)系不大。周云艷等(2010年)［16］在研究根-土復(fù)合材料中根系的貢獻(xiàn)時(shí)，將土體視為基體相材料，根系視為增強(qiáng)相材料，在荷載作用下根系起到纖維的作用，使根-土復(fù)合體呈現(xiàn)“塑性”特征，從而起到增強(qiáng)作用。

近年來國內(nèi)外諸多學(xué)者在根-土復(fù)合體理論方面進(jìn)行了深入的試驗(yàn)研究。郝彤琦等(2000年)［17］運(yùn)用工程力學(xué)基本理論和土力學(xué)試驗(yàn)方法，分析植物根系在增強(qiáng)松軟飽和灘涂土抗剪強(qiáng)度中的作用機(jī)制，認(rèn)為復(fù)合體抗剪強(qiáng)度τ與法向正應(yīng)力σ的關(guān)系符合庫侖定律，且τ隨含根量Mr的增加而提高，即土體抗剪強(qiáng)度隨著Mr的增加將會(huì)得到提高。Huat等(2005年)［18］以種植在溫室中凝灰質(zhì)頁巖渣土和花崗巖渣土上的草本植物剛果臂形草(Brachiaria ruziziensis)和香根草(Vetiveria zizaniodes)作為研究對象，采用經(jīng)過改進(jìn)的傳統(tǒng)剪切盒對植物根系增強(qiáng)土體抗剪強(qiáng)度進(jìn)行了研究，認(rèn)為在飽和土和非飽和土兩種條件下，根系纖維的存在均顯著增強(qiáng)土體抗剪強(qiáng)度，且隨著根系數(shù)量的增多及植物生長期的延長，根-土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度增加相對顯著，而隨著植物根系生長深度的遞增，抗剪強(qiáng)度增量則呈顯著減小趨勢。郭維俊等(2006年)［19］研究土壤-根系復(fù)合體強(qiáng)度時(shí)，運(yùn)用土力學(xué)理論和復(fù)合材料力學(xué)方法分析了土壤-根系復(fù)合體的力學(xué)特性和力學(xué)模型，即在彈性、橫觀各向同性條件下，得到了表征土壤-根系復(fù)合體應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的本構(gòu)方程。研究結(jié)果表明:土壤-根系復(fù)合體的強(qiáng)度不僅與土壤和根系的材料特性、形態(tài)結(jié)構(gòu)、含水率以及根系含量有關(guān)，而且與土粒和土粒之間、土粒和根系之間的黏聚力、內(nèi)摩擦力密切相關(guān)。胡其志等(2011年)［20］對含有兩種不同根系、不同含根量的根-土復(fù)合體進(jìn)行直接剪切試驗(yàn)，并采用Matlab數(shù)據(jù)分析軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)做了不同次數(shù)的最小二乘法擬合分析，認(rèn)為含根土作為一種復(fù)合體材料，其強(qiáng)度近似符合庫侖定理。結(jié)果表明，根-土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度隨含根量的增加而增大;含根量對內(nèi)摩擦角的影響與土本身的內(nèi)摩擦角大小有關(guān)，本身內(nèi)摩擦角小的土體受含根量影響較大，本身內(nèi)摩擦角大的土體受含根量影響較小;黏聚力則隨著含根量的增加而增大。

2 原位剪切試驗(yàn)優(yōu)勢及裝置設(shè)計(jì)

2.1 原位剪切試驗(yàn)優(yōu)勢

根-土復(fù)合體原位剪切試驗(yàn)是土體原位測試的一種方法，其原理與野外大剪試驗(yàn)基本相同，是指在野外試驗(yàn)現(xiàn)場，在對試驗(yàn)土樣不擾動(dòng)或基本不擾動(dòng)的情況下，對試驗(yàn)土體進(jìn)行剪切試驗(yàn)來測得土體抗剪強(qiáng)度、黏聚力及內(nèi)摩擦角等物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，從而使得試驗(yàn)結(jié)果符合實(shí)際情況。

相比較于室內(nèi)快速直剪試驗(yàn)以及三軸試驗(yàn)，諸多學(xué)者探討了原位剪切試驗(yàn)及其優(yōu)勢。Norris等(1998年)［21］認(rèn)為，在野外采用原位剪切試驗(yàn)的方法來確定根-土復(fù)合體強(qiáng)度相對符合實(shí)際情況，所測得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對于邊坡穩(wěn)定性評價(jià)具有實(shí)際意義。臧德記等(2009年)［22］采用自主研制的現(xiàn)場和室內(nèi)兩用直剪試驗(yàn)儀對膨脹巖土體原狀樣和重塑樣的剪切破壞形式及剪切面特性等剪切性狀進(jìn)行了對比研究，認(rèn)為室內(nèi)重塑樣剪切試驗(yàn)難以獲得相對準(zhǔn)確的膨脹巖土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，并建議工程上應(yīng)盡量開展原位試驗(yàn)。習(xí)小山等(2011年)［23］將野外原位大剪試驗(yàn)與室內(nèi)直剪試驗(yàn)進(jìn)行對比，結(jié)果表明，當(dāng)剪切試驗(yàn)中制備的土體黏粒含量偏多，即碎石和角粒含量偏少時(shí)，其抗剪強(qiáng)度主要取決于土粒間的膠結(jié)作用;當(dāng)剪切試驗(yàn)中制備的土體碎石和角粒含量偏多時(shí)，其抗剪強(qiáng)度主要取決于顆粒間的摩擦阻力。試驗(yàn)還得出，在直剪試驗(yàn)中，當(dāng)0.075 mm粒徑以下的土含量大于80%時(shí)，試樣的曲線擬合度相關(guān)系數(shù)均＞0.95;而在原位剪切試驗(yàn)中，0.075 mm粒徑以下的土含量大于60%時(shí)，試樣的曲線擬合度相關(guān)系數(shù)均＞0.95。由此可見，當(dāng)0.075 mm粒徑以下的土含量低于80%時(shí)，不宜采用室內(nèi)直剪試驗(yàn)確定其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，如黏聚力及內(nèi)摩擦角等，故采用原位剪切試驗(yàn)所測得的數(shù)據(jù)相對符合實(shí)際情況。

2.2 試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

國內(nèi)外諸多學(xué)者對野外原位剪切試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)也做了大量探索性研究，多采用自制的試驗(yàn)裝置對被測土樣進(jìn)行原位剪切試驗(yàn)，在剪切盒尺寸設(shè)計(jì)上不盡相同。Norris等(1998年)［21］在分析總結(jié)諸多學(xué)者的研究后，認(rèn)為測定根系增強(qiáng)灰質(zhì)黏土體抗剪強(qiáng)度時(shí)，剪切盒的尺寸設(shè)計(jì)為150 mm×150 mm×100 mm(長×寬×深)較為合適。毛妍婷等(2009年)［24］通過自制的尺寸分別為300 mm×300 mm×100 mm(長×寬×深)和300 m×300 mm×200 mm(長×寬×深)的兩個(gè)剪切箱，以狗尾草根-土復(fù)合體為試驗(yàn)對象進(jìn)行對比試驗(yàn)，認(rèn)為剪切箱尺寸大小是影響剪切試驗(yàn)結(jié)果的重要因素之一，因?yàn)椴煌参锷L過程中其根系在土體水平方向和垂直方向上的生長范圍是不同的，故剪切箱尺寸若選擇得不合適，則其測得的結(jié)果就缺乏代表性。Wu等(1998年)［25］選取生長在27°邊坡上生長期為6～8年的松樹作為試驗(yàn)對象，原位剪切試樣根-土復(fù)合體尺寸為1 000 mm×1 000 mm×500 mm(長×寬×深)進(jìn)行原位剪切試驗(yàn)，認(rèn)為根系對增強(qiáng)土體穩(wěn)定所發(fā)揮出的強(qiáng)度遠(yuǎn)小于根系的自身強(qiáng)度，即其所發(fā)揮出的強(qiáng)度僅為自身強(qiáng)度的30%左右。

3 植物根系增強(qiáng)土體強(qiáng)度的原位剪切試驗(yàn)

3.1 草本植物

草本植物根系在邊坡土體中分布相對較淺，且與坡體淺層土體結(jié)合較為緊密，對于淺層土體的加筋作用相對較為顯著，根系的存在增加了土體的抗剪強(qiáng)度［26］。宋慶豐等(2010 年)［27］認(rèn)為含根的邊坡土體可視為由土和根系組成的三維的根-土復(fù)合材料，根系如同纖維的作用，因此可按加筋土原理來分析邊坡土體的應(yīng)力狀態(tài)，即把土體中的根系分布視為加筋纖維的分布，根系的加筋作用為土層提供了附加“黏聚力”，它一方面使原土體的抗剪強(qiáng)度增加，另一方面又因?yàn)橄拗屏送馏w的側(cè)向膨脹而使“側(cè)壓力”增大，從而在豎向應(yīng)力不變的情況下使最大的剪應(yīng)力減小。單煒(2008年)［28］等認(rèn)為盤結(jié)于土體中的植物根系與土體組成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體，根系的加筋作用一方面表現(xiàn)為增加了土體的黏聚力，另一方面表現(xiàn)為對土粒的網(wǎng)兜包裹效應(yīng)。

國內(nèi)外諸多學(xué)者將根-土復(fù)合體視為一種加筋土，并對淺根的加筋作用開展了根-土復(fù)合體的原位剪切試驗(yàn)。趙麗兵等(2008年)［29］通過對黃土高原丘陵溝壑區(qū)山西河曲磚窯溝流域生長的豆科植物草木樨(Melilotus suaveolens)、紫花苜蓿(Medicago sativa)和禾本科植物糜子(Panicum miliaceum)、冰草(Agropyron cristatum)等4種代表性的草本植物進(jìn)行野外剪切試驗(yàn)和模型預(yù)測，設(shè)計(jì)剪切箱尺寸為400 mm×400 mm×200 mm(長×寬×深)，以證實(shí)和量化草本植物根系增強(qiáng)土壤抗剪切強(qiáng)度的作用。試驗(yàn)表明，在0—20 cm土層4種草本植物根系均可顯著增加土壤抗剪切強(qiáng)度。同時(shí)，采用Wu等建立的根系增大土壤抗剪切強(qiáng)度的力學(xué)模型［30］對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測，對比分析了實(shí)測結(jié)果與模型預(yù)測值間的差異，認(rèn)為根系增大土壤抗剪強(qiáng)度的真實(shí)值應(yīng)介于實(shí)測值和預(yù)測值之間。言志信等(2010年)［31-32］提出草本植物根系使邊坡土體淺層成為土體和根系的復(fù)合材料層，且在該層通過根-土摩擦作用和根的抗拉作用，起到了增強(qiáng)根系土層的整體抗剪強(qiáng)度的作用。高鵬等(2011年)［33］以云南主要農(nóng)作物小麥(品種為云麥47)為例，采用自行設(shè)計(jì)的200 mm×200 mm×200 mm(長×寬×深)的原位測定剪切箱，分別對分蘗期、抽穗期及成熟期的小麥根系增強(qiáng)土體強(qiáng)度的能力進(jìn)行了原位剪切測定。測試結(jié)果認(rèn)為，成熟期小麥根系固持土體能力要顯著高于其他生育期，且根系與土體的接觸面積與根-土復(fù)合體之間的作用力呈正相關(guān);原位測定方法可作為評價(jià)植物根系固土能力的有效手段。Tobias(1991年)［34］以早熟禾為試驗(yàn)材料進(jìn)行原位剪切試驗(yàn)，設(shè)計(jì)剪切盒尺寸為500 mm×500 mm×150 mm(長×寬×深)，試驗(yàn)結(jié)果表明:與素土邊坡相比，根系增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性的抗剪強(qiáng)度增量在-2% ～55%，即在一定條件下，根系在加固邊坡方面起到積極的作用。Lawrence等(1996年)［35］以象草(Pennisetum purpureum)、香茅(Cymbopogon citratus)、菅草(Themeda sp.)、類蘆(Neyraudia sp.)、狗尾草(Setaria anceps)、白茅(Imperata sp.)等6種草本植物根系作為試驗(yàn)原料，設(shè)計(jì)采用尺寸為250 mm×250 mm×100 mm(長×寬×深)的剪切盒進(jìn)行了原位剪切試驗(yàn)，結(jié)果表明，與素土樣相比，含根土樣抗剪強(qiáng)度增量變化范圍為48% ～56%。Comino(2010年)［36］對素土和羊禾(Festuca pratensis)、多年生黑麥草(Lolium perenne)、草地早熟禾(Poa pratensis)等3種草本植物的根-土復(fù)合體分別進(jìn)行原位剪切試驗(yàn)，并將根的性質(zhì)進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，少部分草本根系在剪切過程中被剪斷，多數(shù)根系并未被拉斷，而是呈傾斜狀態(tài)被拔出;根-土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度增量變化范圍為50% ～325%，而剪切位移增量的變化為93% ～1 544%，同時(shí)根-土復(fù)合體的剪切破壞時(shí)間也有所增加。草本植物的根-土復(fù)合體原位剪切試驗(yàn)反映植物的存在對于保持邊坡穩(wěn)定性及減少邊坡表層土壤侵蝕起到了積極作用，其方式是通過增強(qiáng)邊坡土體抗剪強(qiáng)度及影響土體水文地質(zhì)條件得以實(shí)現(xiàn)的。

3.2 木本植物

木本植物根系分布特征為主直根系較為發(fā)達(dá)，扎入土層相對較深。木本植物深層根系對邊坡土體穩(wěn)定作用的增強(qiáng)主要是通過根系的錨固作用實(shí)現(xiàn)的［37-39］。Wu(1988年)［40］采用自行設(shè)計(jì)的原位剪切試驗(yàn)裝置測試了鐵杉(Hemlock spruce)、阿拉斯加雪松(Alaska cedar)及銀槭(Acer saccharinum)等3種喬木的根-土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度，并對其影響因素進(jìn)行了分析，認(rèn)為原位剪切試驗(yàn)中根系對根-土復(fù)合體的加強(qiáng)作用受根系的抗拉特性、根與剪切面的夾角及根系在土中的形態(tài)等因素影響。周云艷等(2010年)［41］應(yīng)用自制的剪切盒設(shè)計(jì)尺寸為600 mm×500 mm×200 mm(長×寬×深)的剪切設(shè)備，對樟樹(Cinnamomum camphora)的根-土復(fù)合體及素土進(jìn)行了原位剪切試驗(yàn)以研究根系固土護(hù)坡的效應(yīng)及作用原理，認(rèn)為根系的存在提高了土體的峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度，測得的4個(gè)含根土樣的抗剪強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度均較素土試樣有所增強(qiáng)，其抗剪強(qiáng)度增加的幅度分別為35%、55%、64%、78%，殘余強(qiáng)度增加的幅度分別為50%、62.8%、71.6%、77.8%，說明根系的存在顯著提高了邊坡土體的強(qiáng)度;同時(shí)，在一定的變化范圍內(nèi)，根系剪切斷面上總根長、根面積比與土體抗剪強(qiáng)度的增量均呈正相關(guān)。Fan等(2009年)［42］以帶刺的田菁(Sesbania cannabina)根系作為材料，設(shè)計(jì)剪切盒尺寸為300 mm×300 mm×200 mm(長×寬×深)，采用原位剪切試驗(yàn)的方法，就土體含水量對根-土復(fù)合體剪切破壞面形態(tài)的影響進(jìn)行了研究，并在被剪復(fù)合體中加入塑料纖維以觀察剪切面處根系的變化形態(tài)。結(jié)果認(rèn)為，隨著根面積比從0.001增大到0.006，剪切位移破壞面的寬度從最初的3.5～6.0 cm增加到9 cm，即當(dāng)根面積比達(dá)到一定的變化范圍時(shí)，剪切位移面寬度隨著根面積比的增大而增大。Rai等(2010年)［43］在進(jìn)行原位剪切試驗(yàn)時(shí)，采用自制的兩個(gè)尺寸分別為300 mm×300 mm×150 mm(長×寬×深)、1 500 mm×1 500 mm ×750 mm(長 ×寬 ×深)的原位剪切試驗(yàn)儀，對生長半年至3年之間不同生長期0—2 m不同深度的希沙姆樹根-土復(fù)合體進(jìn)行了原位剪切試驗(yàn)，結(jié)果認(rèn)為隨著其生長時(shí)間的增加，根系增強(qiáng)土體黏聚力的程度由初始半年生長期的21.2 kPa增加到3年生長期的80.1 kPa;隨著根系生長深度的增加，根-土復(fù)合體黏聚力則由坡體表面的84.9 kPa下降至2 m深處的31.2 kPa，呈下降趨勢。

4 展望

(1)有關(guān)植物根-土復(fù)合體的野外原位剪切試驗(yàn)的研究多限于對坡體表層土體進(jìn)行抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，且相對室內(nèi)試驗(yàn)現(xiàn)場邊坡原位剪切試驗(yàn)的研究較少，如對相同坡度條件下不同植物在坡體不同深度的根系增強(qiáng)土體抗剪強(qiáng)度的貢獻(xiàn)有待于深入研究。

(2)植物根系固土效果與植物屬種類型、根系在邊坡土體中的分布、生長期、根-土間膠結(jié)作用以及根-土間摩擦力等因素相關(guān)，因此在評價(jià)植物根-土復(fù)合體增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性貢獻(xiàn)過程中，其原位剪切試驗(yàn)需要將植物根系與邊坡土體自身特征如土體含水量、密度等物理特性結(jié)合起來分析和評價(jià)。

(3)隨著植物根系在邊坡中生長深度的增加，根-土復(fù)合體中根徑、根密度、土體物理特性等均隨之變化，根系與土體之間的摩擦力及根系自身抗拉力和抗剪力的大小也將發(fā)生改變。因此，需進(jìn)一步深入開展對坡體不同深度條件下根-土摩擦力及根系抗拉力與抗剪力的固土效應(yīng)評價(jià)，通過對不同深度條件下根-土復(fù)合體進(jìn)行原位剪切試驗(yàn)來分析隨深度不同摩擦力、根系抗拉力及抗剪力的變化規(guī)律，探討不同邊坡深度條件下植物根系在增強(qiáng)土體穩(wěn)定性過程中起主要作用的因素。

(4)對野外原位剪切試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，不同的學(xué)者針對不同植物、不同環(huán)境條件所采用的裝置參數(shù)有所不同，如剪切盒尺寸大小等。由于裝置設(shè)計(jì)參數(shù)存在不同，從而使得不同學(xué)者通過試驗(yàn)所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間存在一定的差異，且彼此間的可對比性和參考性不顯著。因此，為使野外原位剪切試驗(yàn)所得的試驗(yàn)結(jié)果之間具有可比性和普遍參考價(jià)值，原位剪切試驗(yàn)裝置中的一些對試驗(yàn)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一定影響的構(gòu)件，如剪切盒尺寸的設(shè)計(jì)等，如何做到盡可能有效地減小試驗(yàn)結(jié)果的差異性需進(jìn)一步深入研究。

［1］Gyssels G，Poesen J.The importance of plant root characteristics in controlling concentrated flow erosion rates［J］.Earth Surface Processes and Landforms，2003，28(4):371-384.

［2］戚國慶，胡利文.植被護(hù)坡機(jī)制及應(yīng)用研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，25(11):2220-2225.

［3］余芹芹，喬娜，胡夏嵩，等.植物根-土復(fù)合體固坡力學(xué)效應(yīng)及模型研究現(xiàn)狀與進(jìn)展［J］.中國水土保持，2011(7):51-54.

［4］楊璞，向志海，胡夏嵩，等.根對土壤加強(qiáng)作用的研究［J］.清華大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，49(2):305-308.

［5］Wu T H.Slope stabilization using vegetation［J］.International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts，1995，32(3):127A-127A(1).

［6］周躍.土壤植被系統(tǒng)及其坡面生態(tài)工程意義［J］.山地學(xué)報(bào)，1999，17(3):224-229.

［7］胡夏嵩，李國榮，朱海麗，等.寒旱環(huán)境灌木植物根-土相互作用及其護(hù)坡力學(xué)效應(yīng)［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，28(3):613-620.

［8］Waldron L J.The shear resistance of root-permeated homogeneous and stratified soil［J］.Soil Science Society of America Journal，1977，41(5):843-849.

［9］Waldron L J，Dakessian S.Soil reinforcement by roots:calculation of increased soil shear resistance from root properties［J］.Soil Science，1981，132(6):427-435.

［10］趙方瑩，趙廷寧.邊坡綠化與生態(tài)防護(hù)技術(shù)［M］.北京:中國林業(yè)出版社，2009:19-20.

［11］Niu J T，Liu Z Y，Jin C，et al.Physical and numerical simulation of materials processing［M］.Switzerland:Trans Tech Publications Ltd，2008:1210-1216.

［12］黃圣瑞，鄭建榮，袁安華.根系含量對邊坡穩(wěn)定影響分析［J］.工程建設(shè)設(shè)計(jì)，2009(6):97-100.

［13］冀曉東，陳麗華，張超波.林木根系對土壤的增強(qiáng)作用與機(jī)理分析［J］.中國水土保持，2009(10):19-21.

［14］Gray D H，Ohashi H.Mechanics of fiber reinforcement in sand［J］.Journal of Geotechnical Engineering，1983，109(3):335-353.

［15］楊亞川，莫永京，王芝芳，等.土壤-草本植被根系復(fù)合體抗水蝕強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)研究［J］.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，1(2):31-38.

［16］周云艷，陳建平，王曉梅.植物須根固土護(hù)坡的復(fù)合材料理論研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32(18):103-107.

［17］郝彤琦，謝小妍，洪添勝.灘涂土壤與植物根系復(fù)合體抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)研究［J］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，21(4):78-80.

［18］Huat B B K，Ali F H，Maail S.The effect of natural fiber on the shear strength of soil［J］.American Journal of Applied Sciences(Special Issue)，2005:9-13.

［19］郭維俊，黃高寶，王芬娥，等.土壤-植物根系復(fù)合體本構(gòu)關(guān)系的理論研究［J］.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，11(2):35-38.

［20］胡其志，周一鵬，肖本林，等.根土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度研究［J］.湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，26(2):101-104.

［21］Norris J E，Greenwood J R.Review of in situ shear tests on root reinforced soil［G］//Stokes A.The Supporting Roots of Trees and Woody Plants:Form，F(xiàn)unction and Physiology.Dordrecht，Netherlands:Kluwer Academic Publishers，2000:287-294.

［22］臧德記，劉斯宏，汪濱.原狀膨脹巖剪切性狀的直剪試驗(yàn)研究［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2009，5(5):915-919.

［23］習(xí)小山，劉成光，景輝.原位大剪試驗(yàn)與室內(nèi)剪切試驗(yàn)的對比探討［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(8):76-77.

［24］毛妍婷，鄭毅，李永梅，等.狗尾草根系固土拉力的原位測定［J］.土壤通報(bào)，2009，40(3):580-584.

［25］Wu T H，Watson A.In situ shear tests of soil blocks with roots［J］.Canadian Geotechnical Journal，1998，35(4):579-590.

［26］陳昌富，劉懷星，李亞平.草根加筋土的室內(nèi)三軸試驗(yàn)研究［J］.巖土力學(xué)，2007，18(10):2041-2045.

［27］宋慶豐，黃小蕓.植被護(hù)坡功能分析［J］.路基工程，2010(1):104-106.

［28］單煒，孫玉英，王強(qiáng)，等.高等級公路邊坡植物護(hù)坡機(jī)理與深根錨固作用［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，36(11):59-63.

［29］趙麗兵，張寶貴，蘇志珠.草本植物根系增強(qiáng)土壤抗剪切強(qiáng)度的量化研究［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008，16(3):718-722.

［30］Wu T H，McKinnell W P，Swanston D N.Strength of tree roots and landslides on Prince of Wales Island，Alaska［J］.Canadian Geotechnical Journal，1979，16(1):19-33.

［31］言志信，宋杰，蔡漢成，等.草本植物加固邊坡的力學(xué)原理［J］.土木建筑與環(huán)境工程，2010，32(2):30-34.

［32］Yan Z X，Song Y，Jiang P，et al.Preliminary study on interaction between plant frictional root and rock-soil mass［J］.Science China Technological Sciences，2010，53(7):1938-1942.

［33］高鵬，范茂攀，鄭毅.不同生育期小麥根系固土力的原位測定［J］.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，26(4):529-534.

［34］Tobias S.Shear strength of the soil root system:in situ shear tests［C］//Rickson R J.Conserving Soil Resources:European perspectives.Michigan，America:CAB International，1994:405-412.

［35］Lawrence C J，Rickson R J，Clark J E.The effect of grass roots on the shear strength of colluvial soils in Nepal［C］//Anderson M G，Brooks S M.Advances in Hillslope Processes.vol2.Chichester(United Kingdom):John Wiley and Sons，1996:857-868.

［36］Comino E，Druetta A.The effect of Poaceae roots on the shear strength of soils in the Italian alpine environment［J］.Soil and Tillage Research，2010，106(2):194-201.

［37］Danjon F，F(xiàn)ourcaud T，Bert D.Root architecture and windfirmness of mature Pinus pinaster［J］.New Phytologist，2005，168(2):387-400.

［38］ Crook M J，Ennos A R.The anchorage mechanics of deep rooted larch，Larix europea×L.japonica［J］.Journal of Experimental Botany，1996，47(10):1509-1517.

［39］宋維峰，陳麗華，劉秀萍.林木根系固土的理論基礎(chǔ)［J］.水土保持通報(bào)，2008，28(6):180-186.

［40］Wu T H，Beal P E，Lan C.In-situ shear test of soil-root systems［J］.Journal of Geotechnical Engineering，1988，114(12):1376-1394.

［41］周云艷，陳建平，楊倩，等.植物根系固土護(hù)坡效應(yīng)的原位測定［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32(6):66-70.

［42］Fan C C，Su C F.Effect of moisture content on the deformation behaviour of root-reinforced soils subjected to shear［J］.Plant and Soil，2009，324(1-2):57-69.

［43］Rai R，Shrivastva B K.Biological stabilization of mine dumps:shear strength and numerical simulation approach with special reference to Sisam tree［J］.Environmental Earth Science，2010，63(1):177-188.