第七届青年地学论坛

植物根系能够有效抑制浅层滑坡，人工林边坡树木通常在空间上以周期性的方式种植。我们把周期分布的乔木根系和土体看作是天然的复合材料。基于均匀化理论的代表体元均质化方法，选取合理的“根-土”单胞，构建“根系-土体”复合体本构关系，通过与已有研究对比说明，所述方法计算三维本构关系具有较高精度。讨论了土的弹性模量、根的弹性模量、含根率和根系形态四个参数对根土复合体力学性能的影响。为说明均匀化方法在含根群边坡中的准确性和高效性，基于有限元软件ANSYS，进一步模拟了含根边坡和无根边坡的应力应变分布规律。研究表明：1）均匀化理论的代表体元均质化方法不仅能准确地构建根土复合体本构关系，而且极大的提高了计算效率。2）植物根系能够有效改善边坡浅层土体的应力场，使得边坡竖向位移明显减小，对于加入根系之后的软土边坡，坡顶竖向位移能够减小12mm左右，提高了边坡的稳定性。3）根和土的物理参数、含根率、根系形态等因素，将会对复合体的力学性能产生影响，进而影响边坡的位移和稳定性。土越硬，边坡位移减小并逐渐趋于稳定；当土的材料参数一定时，根的弹性参数越大，含根率越高，根系固土效果更加显著。

根系固土护坡、数值模拟、均匀化理论、代表体元法