根系參數(shù)對(duì)根土復(fù)合體抗剪力學(xué)特性的影響

羅露瑤 宋路 朱海麗 李本鋒 張珂 劉亞斌 李國榮 張玉

摘?要：河岸帶土體的抗剪力學(xué)特性是評(píng)判河岸穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。為了研究黃河源區(qū)河岸帶的根系參數(shù)對(duì)土體抗剪力學(xué)特性的影響，以華扁穗草為試驗(yàn)材料，通過開展不同根長和含根量的重塑根-土復(fù)合體直剪試驗(yàn)，分析根長和含根量對(duì)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：植被根系能夠顯著提高土體的抗剪強(qiáng)度，當(dāng)含根量從3%增至24%時(shí)，根長為2、4、6 cm的根-土復(fù)合體分別在含根量為15%、18%和21%時(shí)達(dá)到抗剪強(qiáng)度峰值，分別為23.78、21.44、21.75 kPa;根土復(fù)合體的黏聚力值較素土分別增加了19.2、16.9、17.2 kPa;根-土復(fù)合體內(nèi)摩擦角的最大值對(duì)應(yīng)的含根量分別為15%、12%和15%;當(dāng)根-土復(fù)合體中含根量小于9%時(shí)，根長越長，根系增強(qiáng)土體黏聚力的效應(yīng)越強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：河岸;根-土復(fù)合體;含根量;根長;重塑直剪試驗(yàn);黃河源區(qū)

中圖分類號(hào)：TV861;TV882.1?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.10.009

Influence of Root Paramenters to the Shear Resistance of Soil-Root Composite

LUO Luyao， SONG Lu， ZHU Haili， LI Benfeng， ZHANG Ke， LIU Yabin， LI Guorong， ZHANG Yu

（Department of Geological Engineering， Qinghai University， Xining 810016， China）

Abstract：The shearing mechanical properties of the riparian soil are the key factors for evaluating the bank stability. In order to investigate the influencing of root parameters to the shear behavior of the soil-root composite in the riverbank in the source region of the Yellow River， the direct remolding shear test was carried out and took Blysmus sinocompressus as the experimental material. Different root lengths and root contents were designed to analyze the influence of root length and root content to the shear strength index. The results show that the root system can significantly improve the shear strength of soil. When the root content is increased from 3% to 24%， the root-soil composite with root length of 2， 4 and 6 cm reaches the shear peak at the root content of 15%， 18% and 21% respectively， and the shear peak is 23.78， 21.44 and 21.75 kPa. Comparing with pure soil， the cohesion of root-soil composite is increased by 19.2， 16.9 and 17.2 kPa respectively. When the root length is 2， 4 and 6 cm， the maximum value of the Angle of internal friction is 15%， 12% and 15% respectively. When the root content in the root-soil complex is less than 9%， the longer the root length， the stronger the effect of the root to enhance the cohesion of the soil.

Key words： riverbank; soil-root composite; root content; root length; direct remolding shear test; source region of Yellow River

黃河源區(qū)地處我國青藏高原東北部，區(qū)內(nèi)高寒草甸植被分布廣泛，在地形寬闊平坦處發(fā)育草甸型彎曲河流，在彎道水流作用下，常產(chǎn)生懸臂式崩岸[1-2]。穿插纏繞在土層內(nèi)的植被根系作為一種活性加筋材料，對(duì)增強(qiáng)河岸帶土體強(qiáng)度、阻止河岸拉張裂隙的發(fā)育和增強(qiáng)河岸穩(wěn)定性具有重要作用[1-6]。濱河植被的良好發(fā)育有利于曲流河岸的穩(wěn)定橫向遷移，保持曲流兩岸沖淤平衡，對(duì)保護(hù)源區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境具有深遠(yuǎn)的意義[1，4]。近年來，受全球氣候變暖、過度放牧及人為干擾等影響，黃河源區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境遭受一定程度的影響，高寒草甸出現(xiàn)不同程度的退化[7-9]。分析在彎曲河岸植被變化背景條件下二元結(jié)構(gòu)河岸根土復(fù)合體抗剪切強(qiáng)度的影響因素，對(duì)評(píng)價(jià)河岸穩(wěn)定性、篩選優(yōu)勢(shì)護(hù)岸植物具有重要意義。

在根系固土研究中，根系被普遍認(rèn)為是一種纖維加筋材料，植物根系的加筋作用可提高土體抗剪強(qiáng)度[10-12]。劉寶生等[13]認(rèn)為纖維加筋效果取決于纖維-土界面的力學(xué)作用，包括黏聚力和摩擦力。唐朝生等[14]在研究聚丙烯纖維加固軟土強(qiáng)度時(shí)，發(fā)現(xiàn)不同的纖維摻量和纖維長度加筋效果不同，且纖維摻量一定時(shí)纖維的加筋效果受纖維長度的影響。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在植物根系影響土體抗剪強(qiáng)度變化方面開展了大量研究。Waldron等[15]通過直剪試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)根-土復(fù)合體的抗剪強(qiáng)度與穿過剪切面的含根量有直接關(guān)系，土的抗剪強(qiáng)度隨根的數(shù)量增加而呈增大趨勢(shì)。胡其志等[16]、楊悅舒等[17]、栗岳洲等[18]、王元戰(zhàn)等[19]通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，植物根系對(duì)土體抗剪強(qiáng)度的增強(qiáng)作用存在最優(yōu)含根量。此外，Schwarz等[20]利用RBM模型計(jì)算根系對(duì)土體抗剪強(qiáng)度的增強(qiáng)作用，認(rèn)為根系長度對(duì)根土間拉拔摩擦力的發(fā)揮將產(chǎn)生影響。綜合國內(nèi)外研究，發(fā)現(xiàn)在根系提高土體抗剪強(qiáng)度研究方面，以濱河植被為研究對(duì)象的相對(duì)較少[3-4]，其中同時(shí)考慮根長和根量對(duì)土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)影響及其最大增強(qiáng)作用方面缺乏深入研究。

黃河源區(qū)河岸帶在不同季節(jié)、不同覆被及不同物質(zhì)組成條件下的穩(wěn)定性具有明顯差異，在同一剖面、不同深度的植物根系含量不同，土體的抗剪強(qiáng)度亦存在差異。為了研究黃河源區(qū)河岸帶在不同深度處的根-土復(fù)合體抗剪力學(xué)特性，深入分析根量及根系長度的變化對(duì)土體抗剪特性的影響，本研究采用室內(nèi)重塑直剪試驗(yàn)的方法，開展不同梯度根系含量和根系長度影響因素的直剪試驗(yàn)，分析二者對(duì)根-土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度的影響，進(jìn)而比較根量和根長對(duì)抗剪強(qiáng)度參數(shù)的影響程度。此項(xiàng)研究對(duì)深入分析黃河源區(qū)河岸崩塌機(jī)制、篩選優(yōu)勢(shì)護(hù)岸植物具有重要意義，可為黃河源區(qū)河岸帶草地恢復(fù)種植方案優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

1?研究區(qū)概況

研究區(qū)位于青海省黃南藏族自治州河南縣境內(nèi)的彎曲河流蘭木措曲，其地理坐標(biāo)為北緯34°26′—35°02′，東經(jīng)101°23′—101°35′。區(qū)內(nèi)海拔高度3 400～4 200 m，年均氣溫在-4 ℃以下，為高原大陸性氣候，屬高寒亞寒帶濕潤氣候區(qū)，多年平均降水量為329～505 mm[21]。區(qū)內(nèi)植被類型簡單，以高寒草甸為主，以寒冷中生、濕中生多年草本植物密叢短根莖嵩草為建群種或優(yōu)勢(shì)種，草叢低矮，層次結(jié)構(gòu)簡單，群落覆蓋度大，物種組成豐富，且具有較厚的草結(jié)皮層[22]。區(qū)內(nèi)河流蜿蜒曲折，河岸帶植被類型豐富，其中以華扁穗草、西藏嵩草、金露梅和線葉嵩草為優(yōu)勢(shì)植物種。區(qū)內(nèi)河岸二元結(jié)構(gòu)發(fā)育典型，上細(xì)下粗，上層根-土復(fù)合體層為粉土，下層砂礫石層為粉土質(zhì)砂或級(jí)配不良礫，下層為河岸水流淘刷最為嚴(yán)重的部分[23]。

2?試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

2.1?試驗(yàn)材料

為了使試驗(yàn)具有代表性，選取蘭木措曲6個(gè)河灣凹岸作為土體和根系的取樣點(diǎn)。通過對(duì)研究區(qū)河岸帶植被進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，濱河植物中優(yōu)勢(shì)植物華扁穗草分布廣泛，且在垂直剖面方向根量變化較明顯，因此以該種植物根系為研究對(duì)象。在野外，首先在各取樣點(diǎn)水平距河岸1.5～2.0 m處，原位挖取一定的土體，并用塑料花盆裝好以便帶回實(shí)驗(yàn)室使用。其次，在原位選擇生長正常的華扁穗草植被區(qū)域，采用現(xiàn)場(chǎng)挖掘法，挖取直徑約為25 cm、高為30 cm的圓柱形根-土復(fù)合體土柱（見圖1），同時(shí)注意盡量保持植被根系完整、不受損。將圓柱形根土試樣移置塑料花盆內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室以備使用?；貙?shí)驗(yàn)室后，將根-土復(fù)合體試樣置于塑料大桶內(nèi)浸泡2～3 h，以便土體與根系分解，同時(shí)在盡量不破壞根系的條件下，將試樣置于水池內(nèi)沖洗，獲得干凈的植物根系（見圖2），并用干凈毛巾吸掉根系表面水分，挑選出試驗(yàn)所需的根系，并用密封袋封裝好放入LRHS-150-Ⅲ型恒溫箱4 ℃保存待用。

2.2?研究區(qū)土體基本物理性質(zhì)

在研究區(qū)6個(gè)河灣凹岸分別選擇生長正常的華扁穗草地點(diǎn)位，每個(gè)點(diǎn)位均進(jìn)行含水率、密度和顆粒級(jí)配的取樣工作。含水率樣品采用小鋁盒進(jìn)行取樣，帶回實(shí)驗(yàn)室利用烘干法測(cè)定;密度樣品采用小環(huán)刀進(jìn)行取樣，帶回實(shí)驗(yàn)室利用環(huán)刀法測(cè)定;顆粒級(jí)配樣品采用篩分法處理。經(jīng)測(cè)定，土體密度為1.59 g/cm3，含水率為48.7%，土體類別為粉土。

2.3?試驗(yàn)方法

2.3.1?含根量及根系長度的測(cè)定

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)研究區(qū)河岸帶根系在縱剖面表現(xiàn)為上部根系多、下部根系少。試驗(yàn)根系長度根據(jù)小環(huán)刀直徑規(guī)格（內(nèi)徑6.18 cm，高2 cm）設(shè)定為2、4、6 cm三個(gè)梯度。含根量的設(shè)置以研究區(qū)自然條件下土體含根量為標(biāo)準(zhǔn)，采用環(huán)刀內(nèi)根系質(zhì)量與干土質(zhì)量的比值作為根-土復(fù)合體試樣中含根量的確定方法。測(cè)定研究區(qū)自然條件下的土體含根量的方法：在研究區(qū)6個(gè)河灣凹岸分別選擇生長正常的華扁穗草地點(diǎn)位，每個(gè)點(diǎn)位取3層，即從地表由上而下0～15 cm作為第1層，15～30 cm作為第2層，30～45 cm作為第3層，每層均利用大環(huán)刀（內(nèi)徑10 cm，高6.37 cm）取原狀根-土復(fù)合體試樣，每層取2組帶回實(shí)驗(yàn)室。將每個(gè)環(huán)刀內(nèi)的根系與土體分開，盡量保證根系表面不帶土體，用清水清洗根系，待用毛巾吸掉根系表層水分后稱重，將收集好的土體進(jìn)行烘干稱重，計(jì)算出每個(gè)大環(huán)刀取樣的含根量，結(jié)果顯示第1層土體的含根量為21%～22%，第2層土體含根量為10%～14%，第3層土體含根量為2%～5%。根據(jù)研究區(qū)河岸帶土體中含根量的情況，本試驗(yàn)按等差的方式，依次設(shè)定0%、3%、6%、9%、12%、15%、18%、21%、24%九個(gè)含根量。試驗(yàn)中分別制備3種根系長度、9個(gè)含根量水平的根-土復(fù)合體試樣，將制備好的試樣直接進(jìn)行直剪試驗(yàn)。具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

2.3.2?重塑直剪試驗(yàn)

試樣制備和直剪試驗(yàn)依照《土工試驗(yàn)規(guī)程》[24] 進(jìn)行。根-土復(fù)合體試樣制備的步驟：①將野外帶回的土體進(jìn)行植物根系的挑選，挑選后稱取土體12 kg，經(jīng)自然風(fēng)干碾碎，過2 mm篩子;②在清洗干凈的華扁穗草根系中挑選出根徑范圍為0.5～0.6 mm的根系，將其剪為長約2、4、6 cm的根段;③按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)的根-土復(fù)合體試樣含水率（45%）、密度（1.55 g/cm3）和含根量，計(jì)算出所需干土、水和根系的質(zhì)量并稱量，同時(shí)記錄配置每個(gè)試樣所需的根的數(shù)量，先將干土和根系充分?jǐn)嚢杈鶆颍偌铀渲贸梢欢ū壤母?土復(fù)合體，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅o置24 h（見圖3）;④充分浸泡后，再次攪拌均勻，按照三瓣模的規(guī)格（內(nèi)徑61.8 mm，高125 mm），每次稱取相應(yīng)質(zhì)量的土體，均分4份后，分4次裝入三瓣膜中，采用分層擊實(shí)法分4層擊實(shí)，在擊實(shí)過程中，每層間的接觸面均需用小刀刮毛;⑤將制備好的試樣進(jìn)行直剪試驗(yàn)。

直剪試驗(yàn)使用ZJ型應(yīng)變控制式直剪儀，每組試驗(yàn)由4個(gè)試樣組成，每組試樣施加的法向壓強(qiáng)依次為50、100、200、300 kPa。每組試驗(yàn)結(jié)束后，經(jīng)電腦分析得出黏聚力c值和內(nèi)摩擦角φ值。

3?結(jié)果與分析

3.1?根-土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的變化

不同根系長度、根系含量條件下根-土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表2。由表2可知，素土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)黏聚力值最小，為4.58 kPa。在3種根系長度條件下，隨著根-土復(fù)合體中的根系含量的增加，根-土復(fù)合體的黏聚力值均大于素土的黏聚力值。當(dāng)根長為2 cm、含根量為3%～15%時(shí)，根-土復(fù)合體的黏聚力值隨著含根量的增加而持續(xù)增大，最大可達(dá)23.78 kPa，增長幅度為364.45%;當(dāng)含根量大于15%時(shí)，黏聚力值隨著含根量的增加而減小;當(dāng)根長為4 cm和6 cm時(shí)，根-土復(fù)合體的黏聚力值同樣表現(xiàn)為隨著含根量的增加呈先增大后減小的變化趨勢(shì)，其最大值分別為21.44 kPa和21.75 kPa，增長幅度分別為232.4%和154.39%?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著試樣中根長的增加，根系作用產(chǎn)生的抗剪強(qiáng)度增長幅度呈降低趨勢(shì)。

目前，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為根系增強(qiáng)土體的強(qiáng)度主要體現(xiàn)在其對(duì)黏聚力的影響上[10-12，19]，對(duì)于重塑試樣和實(shí)際根土復(fù)合體黏聚力值的差異，相關(guān)試驗(yàn)研究還比較缺乏。李本鋒等[23]、李光瑩等[25]和劉昌義等[26]在研究區(qū)及其周邊地區(qū)進(jìn)行了高寒草甸植物根土復(fù)合體的原位取樣及其抗剪強(qiáng)度測(cè)定，其中：李本鋒等[23]以華扁穗草和垂穗披堿草為優(yōu)勢(shì)植物種的草地為研究對(duì)象，通過進(jìn)行原位制取含根土體直剪試樣，測(cè)定根土復(fù)合體黏聚力為21.43～29.45 kPa;而李光瑩等[25]、劉昌義等[26]采用相同試驗(yàn)方法，測(cè)定以小嵩草、紫花針茅為優(yōu)勢(shì)植物種草地的黏聚力分別為16.01～20.42 kPa和36.97 kPa。對(duì)比本試驗(yàn)結(jié)果可知，重塑直剪試驗(yàn)測(cè)定的黏聚力值相對(duì)偏低，且降低幅度在38.69%～76.11%范圍內(nèi)，這與王元戰(zhàn)等[19]人提出的原狀根土體剪切強(qiáng)度較重塑草根加筋土強(qiáng)度要高的結(jié)論類似。其主要原因與重塑試樣土體與根系接觸相對(duì)不牢固，且土體自身膠結(jié)結(jié)構(gòu)被破壞有關(guān)。

由表2可知，根長為2 cm時(shí)，根-土復(fù)合體的內(nèi)摩擦角φ隨著含根量的增加總體呈增大趨勢(shì)，且在含根量為15%時(shí)，內(nèi)摩擦角最大，為24.43°;根長為4 cm時(shí)，根-土復(fù)合體的內(nèi)摩擦角在含根量為3%～12%時(shí)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，并達(dá)到最大值24.40°，隨后呈波動(dòng)下降趨勢(shì);根長為6 cm時(shí)，根-土復(fù)合體的內(nèi)摩擦角隨含根量的增加總體呈波動(dòng)變化趨勢(shì)，在含根量為15%處最大，為22.00°。由此可見，在含根量為12%～15%時(shí)，研究區(qū)土體與根系間的內(nèi)摩擦角達(dá)到最大。

由圖4可知，在同一根系長度條件下，根-土復(fù)合體的黏聚力隨著含根量的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，這說明根-土復(fù)合體中存在最優(yōu)含根量使其抗剪強(qiáng)度達(dá)到峰值。根長為2 cm時(shí)，根-土復(fù)合體在含根量為15%時(shí)黏聚力最大，為23.78 kPa，這說明根長為2 cm時(shí)最優(yōu)含根量為15%;根長為4 cm時(shí)，根-土復(fù)合體在含根量為18%時(shí)黏聚力最大，為21.44 kPa;而根長為6 cm時(shí)，根-土復(fù)合體在含根量為21%時(shí)黏聚力最大，為21.75 kPa。這表明隨著根系長度由2 cm增加為4、6 cm時(shí)，最優(yōu)含根量由15%增加至18%和21%，呈現(xiàn)最優(yōu)含根量增大的趨勢(shì)。在最優(yōu)含根量條件下，根長為2 cm時(shí)根土復(fù)合體黏聚力值最大，其次為根長6 cm時(shí)， 最小為根長4 cm時(shí)。最優(yōu)含根量的確定，有助于優(yōu)化黃河源區(qū)河堤和路塹邊坡植被護(hù)坡及草地人工生態(tài)恢復(fù)的建設(shè)方案，確定優(yōu)勢(shì)植物種和種植密度，促使地下根系含量等于或接近最優(yōu)含根量，從而使根系增強(qiáng)土體的能力最強(qiáng)。圖4?不同根系長度下土體黏聚力c與根系含量的關(guān)系

根-土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度隨含根量增大出現(xiàn)峰值，其原因是隨著土體中根系的增多，根系與土體間接觸的總面積增大，根土相互作用增強(qiáng)，從而使抗剪強(qiáng)度指標(biāo)增大，而當(dāng)含根量達(dá)到一個(gè)極值后，土體中根系數(shù)量明顯增多，根系不能全部與土體充分接觸，根系與土體的黏結(jié)作用力減弱，從而表現(xiàn)為黏聚力下降。當(dāng)根-土復(fù)合體試樣中含根量相同時(shí)，根長越短，根系數(shù)量越多。因此，根長為2 cm試樣的土體與根系表面之間的界面作用力最先達(dá)到最佳狀態(tài)，其次是根長為4 cm的試樣，最后為根長為6 cm的試樣。

3.2?根長和含根量對(duì)根-土復(fù)合體黏聚力的影響

為了對(duì)比根長、含根量變化對(duì)根-土復(fù)合體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的影響，繪制了含根量、根長與黏聚力關(guān)系的氣泡圖（見圖5）。本試驗(yàn)選擇的根徑大小差異較?。?.5～0.6 mm），假設(shè)當(dāng)根長增長一倍時(shí)，相同體積試樣內(nèi)含根量增加一倍，但其根數(shù)保持不變;而當(dāng)剪切試樣內(nèi)根長不變、含根量增加一倍時(shí)，可視為其根數(shù)增加了一倍。圖5為2組根數(shù)不變、根長增加與根長不變、根數(shù)增加兩種情況下的黏聚力變化情況。其中：水平方向氣泡表示根長不變、根數(shù)增加時(shí)的黏聚力值變化，斜方向表示根數(shù)不變、根長增長條件下的黏聚力值變化情況。第1組中，當(dāng)根土復(fù)合體中根長為2 cm、含根量為3%改變?yōu)楦L為4 cm、含根量為6%時(shí)，試樣的根數(shù)不變，根長增加1倍;同理，根長為6 cm、含根量為9%時(shí)，根長增加至2倍。由圖5可知，隨著根長增加1倍和2倍，黏聚力值分別增加了8.15 kPa和12.36 kPa;而當(dāng)根長不變，根數(shù)相應(yīng)增加1倍和2倍時(shí)（即根長均為2 cm，根量由3%增加至6%和9%），黏聚力分別增加了7.40 kPa和9.43 kPa。對(duì)比二者的黏聚力值變化可知，根長和根量增加同等倍數(shù)時(shí)，根數(shù)不變，根長增加1倍和2倍時(shí)的黏聚力值更高，由此說明在含根量為3%、6%和9%時(shí)，根土復(fù)合體中根長對(duì)復(fù)合體黏聚力的增強(qiáng)效應(yīng)更顯著。對(duì)于第2組數(shù)據(jù)（含根量分別為6%、12%和18%），可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)根數(shù)不變，根長分別由2 cm增加至4 cm和6 cm時(shí)，其黏聚力值較根量由6%增加至12%和18%時(shí)，表現(xiàn)為先減小后增大的變化特點(diǎn)。產(chǎn)生這種變化的原因主要是當(dāng)復(fù)合體中的根長為2 cm，其含根量從9%增加至15%時(shí)，其黏聚力值出現(xiàn)激增的現(xiàn)象（見圖4），從而表現(xiàn)為根量較根長對(duì)土體的增強(qiáng)效應(yīng)明顯。綜合以上2組數(shù)據(jù)的對(duì)比，說明當(dāng)復(fù)合體中含根量相對(duì)較少時(shí)（小于9%），根長越長，根系增強(qiáng)土體黏聚力的效應(yīng)越強(qiáng)。

含根量相對(duì)較小時(shí)，若根-土復(fù)合體發(fā)生變形或剪切破壞，則土體中的根系處于受拉狀態(tài)。對(duì)于較短的根系，土體與根系表面之間的界面作用力相對(duì)較小，根系更容易發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)或在受剪切面上被拔出;根系較長時(shí)，根系錨固長度亦較長，土體與根系表面之間的界面作用力相對(duì)較大，根系發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)或在受剪切面上被拔出越不易[14]，由此發(fā)揮的抗拉增強(qiáng)作用越明顯。結(jié)合研究區(qū)實(shí)際，對(duì)于河岸下部土體，由于其根土復(fù)合體的平均含根量小于9%，因此根長越長的植物對(duì)河岸的抗剪能力增強(qiáng)越強(qiáng)。

4?結(jié)?論

（1）研究區(qū)根-土復(fù)合體在根長為2、4、6 cm，含根量由3%增加至24%時(shí)，分別在含根量為15%、18%、21%時(shí)達(dá)到剪切峰值23.78、21.44、21.75 kPa，表明復(fù)合體中根長不同時(shí)，其最優(yōu)含根量存在差異，并隨根長的增加而增大。

（2）植被根系可增強(qiáng)土體的黏聚力，當(dāng)達(dá)到最優(yōu)含根量時(shí)，根長為2 cm的復(fù)合體黏聚力值較素土增加19.2 kPa，增幅為419.21%;而當(dāng)根長為4 cm和6 cm時(shí)，根系產(chǎn)生的黏聚力增強(qiáng)值分別達(dá)到16.9 kPa和17.2 kPa，較素土增幅分別為368.12%和374.89%;當(dāng)根土復(fù)合體的根長為2、4、6 cm時(shí)，其內(nèi)摩擦角分別在含根量為15%、12%、15%時(shí)達(dá)到最大。

（3）當(dāng)根-土復(fù)合體中含根量小于9%時(shí)，根長越長，根長增強(qiáng)土體黏聚力的效應(yīng)較根量的影響效應(yīng)越強(qiáng)。研究區(qū)河岸下部根土層平均含根量小于9%，在根數(shù)不變的條件下，根長越長的植物對(duì)河岸的抗剪能力增強(qiáng)效應(yīng)越強(qiáng)。

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