劉亞斌，梁燊，石川，王舒，胡夏嵩，李國榮，朱海麗

（1.青海大學(xué)地質(zhì)工程系，青海 西寧 810016；2.青藏高原北緣新生代資源環(huán)境重點實驗室，青海 西寧 810016）

0 引言

青藏高原東北部位于中國東部季風(fēng)半濕潤區(qū)、西北內(nèi)陸干旱區(qū)和青藏高原高寒區(qū)的交匯部，是氣候與環(huán)境變化復(fù)雜而敏感的地區(qū)[1]。區(qū)內(nèi)黃土廣泛發(fā)育，且具有沉積厚度大、地層較完整等特征，特別是西寧盆地及其周邊地區(qū)，是整個青藏高原東北部主要的黃土沉積區(qū)[2]。受新構(gòu)造運動的影響，區(qū)內(nèi)黃土侵蝕切割強烈，溝壑縱橫，呈現(xiàn)梁、峁、塬和黃土丘陵等地貌景觀[3]。由于西寧盆地及其周邊地區(qū)降雨多為短時暴雨和陣雨，加之山麓斜坡坡度較大，植被覆蓋度低，故降雨入滲深度相對較淺，導(dǎo)致盆地及其周邊地區(qū)黃土淺層滑坡廣泛發(fā)育，且具有分布規(guī)律性差、前期變形小、分布范圍大、面小點多等特征，很難進行有效預(yù)測和提前防護，給區(qū)內(nèi)黃土地區(qū)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境和工程安全帶來嚴(yán)重威脅[4-6]。

植物通過力學(xué)效應(yīng)和水文效應(yīng)兩方面作用，能夠控制水土流失、淺層滑坡等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象的發(fā)生[7-8]。植物固土護坡力學(xué)效應(yīng)在于根系較土體而言具有顯著較高的抗拉強度，當(dāng)含有植物根系的土體受到剪切或張拉作用時，根系的存在能夠?qū)⑼馏w內(nèi)部剪切滑動面上的剪應(yīng)力和張裂面上的張應(yīng)力轉(zhuǎn)化為自身所承受的拉應(yīng)力，并通過根-土界面剪應(yīng)力將拉應(yīng)力傳遞至穩(wěn)定土體，從而起到增強土體抗剪強度和提高邊坡穩(wěn)定性的效果[9-12]。根系固土護坡力學(xué)效應(yīng)可分為加筋和錨固兩方面作用[13]。由于黃土淺層滑坡深度多為2～3 m[4,6]，而草本植物和幼齡木本植物的根系主要分布在地表以下1～1.5 m 深度范圍內(nèi)[14-16]，故對于大多數(shù)草本植物和幼齡木本植物而言，由于根系分布深度有限，因此主要起到加筋土體的作用，體現(xiàn)在增強根系分布層土體抗剪強度。而對于一些齡期較長的木本植物而言，根系能生長至深部土體，并足以穿過淺層滑坡滑動面，具有錨固淺層土體的作用[17-18]。因此，一般認(rèn)為，大齡期木本植物根系錨固作用是實現(xiàn)區(qū)內(nèi)黃土淺層滑坡生態(tài)防護的關(guān)鍵。

灌木林是青藏高原東北部黃土區(qū)主要的人工林和天然林類型，區(qū)內(nèi)常見的灌木植物如檸條錦雞兒（Caragana korshinskiiKom.）、檉 柳（Tamarix chinensisLour.）和沙棘（Hippophae rhamnoidesLinn.）等[19-20]。這些灌木植物中，檸條錦雞兒與同屬的小葉錦雞兒（Caragana microphyllaLam.）和甘蒙錦雞兒（Caragana opulensKom.）具有適應(yīng)性強、抗寒耐旱、抗風(fēng)蝕耐啃食和易繁殖等特性，是區(qū)內(nèi)防風(fēng)固沙、水土保持、荒山綠化以及高速公路護坡綠化的首選樹種[21-23]。檸條錦雞兒根系具有極強的向深層濕潤土體延伸的特性[21-22]，是典型的垂直根型植物，其主根明顯，側(cè)根發(fā)達，屬于主側(cè)根均衡發(fā)育型灌木[22]。胡崇禮[24]對生長于西寧盆地西山的檸條錦雞兒根系分布特征進行了調(diào)查研究，結(jié)果表明生長期為18 a 的檸條錦雞兒根系深度可達7.0 m。因此，從根系分布特征的角度而言，檸條錦雞兒等垂直根型灌木具有錨固斜（邊）坡淺層土體的潛力。然而，目前有關(guān)植物錨固機理方面的研究，多是以植物原位拉拔試驗、根系模型拉拔試驗或根系拉拔過程數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，著重討論根系抗拔出特性及其影響因素[25-31]。且已有的根系抗拔出試驗中，根系是由地表垂直[25-31]或水平荷載作用下被拔出土體[27,32]。這與淺層滑坡過程中，受滑坡下滑力作用下根系的實際受力狀態(tài)存在區(qū)別。因為分布于滑動面上部和下部的根系受力方向?qū)嶋H上是不同的，且兩部分根系在錨固土體過程中所發(fā)揮的作用亦不盡相同[33]。因此，拉拔試驗所獲得的根系抗拔出力更適合用于評價植物在風(fēng)力和地表徑流作用下的立地穩(wěn)定性，而無法直接用于定量評價植物根系對斜（邊）坡淺層土體穩(wěn)定性的貢獻。故在探討植物根系錨固效應(yīng)時，有必要先著手分析滑動面上下兩部分根系的根-土相互作用過程，在此基礎(chǔ)上，合理確定根系錨固力大小和計算模型，實現(xiàn)定量評價植物錨固作用對斜（邊）坡淺層土體穩(wěn)定性的貢獻。

基于此，該項研究以廣泛分布于青藏高原東北部黃土區(qū)的灌木檸條錦雞兒為研究對象。首先闡明黃土淺層滑坡滑動時，分布于滑動面上下兩部分的檸條錦雞兒根系根-土相互作用力學(xué)過程，明確根系錨固機理，并進一步提出根系對斜（邊）淺層土體穩(wěn)定性貢獻定量評價方法。以此為基礎(chǔ)，以生長期為11 a 的檸條錦雞兒為試驗對象，通過根系挖掘試驗、根系原位拉拔試驗和理論計算相結(jié)合的方法，合理確定假定滑動面條件下根系錨固力取值，并進一步定量評價了降雨入滲條件下，檸條錦雞兒根系對黃土斜（邊）淺層土體穩(wěn)定性的增強作用。該項研究成果對于深入探討灌木植物護坡力學(xué)機制，進一步實現(xiàn)合理利用植物有效地防治黃土地區(qū)水土流失、淺層滑坡等斜坡地質(zhì)災(zāi)害具有理論指導(dǎo)意義和實際應(yīng)用價值。

1 檸條錦雞兒根系錨固理論

1.1 檸條錦雞兒根系錨固機理分析

植物根系錨固效應(yīng)作用的對象是斜（邊）坡淺層土體[13]。對于黃土斜（邊）坡而言，淺層滑坡主要是降雨入滲誘發(fā)的[6,18]。已有研究表明，黃土高原地區(qū)每年降水最大入滲深度為1～3 m 左右，半濕潤地區(qū)大豐水年份方可達到5 m 以下[34]。而淺層滑坡深度多為2～3 m[4,6]。在降雨入滲深度范圍內(nèi)，土體含水量增大導(dǎo)致淺層土體自重應(yīng)力增大。與此同時，含水量增大能夠顯著降低黃土抗剪強度，從而誘發(fā)斜（邊）坡淺層土體失穩(wěn)滑動。

當(dāng)植物根系分布深度大于淺層滑坡滑動面深度時，根系能夠發(fā)揮其錨固作用[17-18]。圖1 所示為檸條錦雞兒根系錨固黃土斜坡淺層土體的實例，以及黃土淺層滑坡發(fā)生時，檸條錦雞兒根系根-土相互作用過程示意圖。由圖1（b）可知，當(dāng)滑動面貫通滑體下滑或潛在滑動面局部發(fā)生蠕滑變形時，滑體和滑床將沿著滑動面發(fā)生相對錯動，穿過滑動面的檸條錦雞兒根系將承受拉應(yīng)力，并通過根-土相互作用，將拉應(yīng)力傳遞至根周土體（圖1（b）假定根-土界面剪應(yīng)力與拉拔力滿足靜力平衡條件，且已達到極限平衡狀態(tài)）。位于滑動面上下兩側(cè)的根系所受拉應(yīng)力方向均朝向滑動面，并在根-土界面產(chǎn)生背離滑動面的抗拔出力。雖然穿過滑動面的根系作用機理類似于全長粘結(jié)式錨桿，然而，由于根系在地表沒有“錨頭”結(jié)構(gòu)，因此，滑動面上下兩側(cè)根系與土體之間的抗拔出力，實際為一對作用力與反作用力。為了便于區(qū)別，該項研究將滑動面以上根系受拉產(chǎn)生的背離滑動面的抗拔出力稱為錨固反力，用Fj表示；將滑動面以下根系抗拔出力用Fm表示。根系錨固反力對于根系錨固斜（邊）坡淺層土體具有重要意義。因為滑動面以上根系一旦與滑體分離，則將不再提供錨固反力，無法繼續(xù)將滑坡下滑力傳遞至滑動面以下根系，從而導(dǎo)致錨固作用失效。也就是說，如果視滑動面以下的根系為錨固段，則錨固段根系所能提供錨固力的大小，在一定程度上取決于滑動面以上根系錨固反力的大小，反之亦然。綜上所述，在滑動面一定的情況下，根系所能提供的實際錨固力大小為錨固段根系最大抗拔出力和滑動面以上根系錨固反力之間的最小值。由于黃土地區(qū)淺層滑坡主要受降雨入滲影響，因此滑動面以上屬于降雨入滲區(qū)。入滲區(qū)內(nèi)土體和根-土界面抗剪強度降低，根-土相互作用產(chǎn)生的抗拔出力相對于降雨入滲之前將顯著下降。因此，降雨條件下滑動面以上根系錨固反力的大小，是評價根系錨固效果時需著重分析和考慮的條件。

圖1 檸條錦雞兒根系錨固黃土斜坡淺層土體及其錨固機理示意圖Fig.1 Schematic diagram of the shallow soil body of the C. korshinskii roots anchoring loess and its anchoring mechanism

1.2 檸條錦雞兒根系對黃土斜（邊）坡淺層土體穩(wěn)定性貢獻評價計算模型

該項研究在極限平衡理論基礎(chǔ)上，參考《土釘支護技術(shù)規(guī)范》（GJB 5055—2006）[35]中邊坡土釘支護普通條分法穩(wěn)定性分析計算公式，提出考慮檸條錦雞兒根系錨固作用條件下，斜（邊）坡淺層土體穩(wěn)定性計算式（1）。

式中：Fs——斜（邊）穩(wěn)定性系數(shù)；

Wi——土條i自重/kN；

Qi——作用于土條i的地面、地下載荷/kN；

αi——土條i圓弧破壞面切線與水平面的夾角/（°）；

φj——土條i圓弧破壞面處第j層土的內(nèi)摩擦角/（°）；

Rk——穿過土條破壞面上第k排灌木根系所能提供的錨固力/kN，取錨固段根系抗拔出力Fm和滑動面以上根系錨固反力Fj的最小值；

Shk——第k排灌木根系的水平間距/m；

βk——第k排灌木根系錨固段軸線與該處破壞面切線之間的夾角/（°）；

cj——土條i圓弧破壞面處第j層土的黏聚力/kPa；

Δi——土條寬度/m。

滑動面以上根系錨固反力可由式（2）計算[36]。

式中：Fj——錨固反力/kN；

τrs——根-土界面抗剪強度/kPa；

D——單根平均根徑/m；

crs——根-土間黏聚力/kPa；

φrs——根-土間摩擦角/（°）；

K0——靜止土壓力系數(shù)，取0.6；

γ——土體重度/（kN·m-3）；

l——根系垂直埋置深度/m。

由此可知，在明確滑動面幾何形態(tài)和滑動面以上檸條錦雞兒根系特征的基礎(chǔ)上，即可進行錨固反力計算。計算錨固反力時，結(jié)合檸條錦雞兒側(cè)根生長具有不確定性的實際情況，出于安全儲備的角度，該項研究提出僅考慮由檸條錦雞兒主根所貢獻的錨固反力，而不考慮滑動面以上側(cè)根對錨固反力的貢獻。同時，以根系埋深代替主根實際長度進行錨固反力計算。因此，僅需明確檸條錦雞兒根系主根在滑動面以上的平均根徑和根-土界面抗剪強度指標(biāo)，即可計算根系錨固反力。基于此，通過原位拉拔試驗進一步確定滑動面以下根系抗拔出力數(shù)值，即可合理確定作用在滑動面上的根系錨固力取值，并通過式（1）計算出根系錨固作用條件下淺層滑坡穩(wěn)定性系數(shù)。

2 實例分析

2.1 假定滑動面以上檸條錦雞兒根系分布特征與根周土體物理力學(xué)特性

試驗區(qū)位于在青海省西寧市大有山，為天然黃土斜坡。試驗區(qū)斜坡坡向向東，坡度22°～43°。試驗區(qū)內(nèi)生長的灌木檸條錦雞兒屬于人工灌木林。試驗選取1 株生長期為11 a（年齡通過年輪確定）的檸條錦雞兒進行，采用原位挖掘法調(diào)查假定滑動面以上檸條錦雞兒根系分布特征?？紤]到黃土區(qū)淺層滑坡深度多為2～3 m。鑒于此，該項研究最初設(shè)定假定滑動面最大深度為地表以下2.5 m，該深度亦為此次原位根系挖掘調(diào)查的下限。但是，在實際挖掘過程中，受控于探坑施工空間和坑周排土空間，并考慮到坑周堆土穩(wěn)定性，最終挖掘深度為2 m（假定滑動面最大深度亦改調(diào)整為2 m）?，F(xiàn)場挖掘過程如圖2 所示。為了保證獲得原位根系的準(zhǔn)確信息，邊挖掘邊測量?，F(xiàn)場測量的根系形態(tài)學(xué)指標(biāo)包括根幅、主根長、主根根徑和側(cè)根根數(shù)、根長等。

圖2 假定滑動面以上根系原位挖掘試驗Fig.2 In-situ excavation test of root system above the hypothetical sliding surface

表1 為試驗株地上植株和0～2 m 深度范圍內(nèi)根系形態(tài)學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。由該表可知，在0～2 m 深度范圍內(nèi)，檸條錦雞兒總根數(shù)達到27 根，其中，除主根外還包括一級側(cè)根20 根，二級側(cè)根和三級側(cè)根各3 根，主根平均根徑為0.027 m。累計總根長34 m，根表面積0.87 m2，根幅為1.99 m。

表1 試驗株地上植株和根系形態(tài)學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計Table 1 Statistical analysis of morphological indexes of above-ground plants and root system above the hypothetical sliding surface of the testing plants

在根系調(diào)查的同時，按0.3 m 間隔用環(huán)刀采集根周原狀土體試樣，每層采集4 個試樣，同時用鋁土盒采集3 個天然土試樣。帶回實驗室后分別用于天然密度、抗剪強度指標(biāo)和天然含水量測試。試驗點植株根周土體物理力學(xué)特性如表2 所示。深度范圍為0～2 m

表2 試驗株根周土體物理力學(xué)特性Table 2 Physical and mechanical properties of root-soil interface of the testing plants

2.2 假定滑動面以下錨固段檸條錦雞兒根系原位拉拔試驗

通過現(xiàn)場挖掘表明，試驗株分布于地表2 m 以下深度的主根和側(cè)根均屬于垂直根系（垂直根系指根軸線與水平線夾角為60°～90°的根系[37]。因此，該項研究通過原位拉拔試驗獲得其抗拔出力。原位拉拔試驗儀器采用自行設(shè)計加工的便攜式野外拉拔儀，拉拔儀由支架、導(dǎo)鏈、拉力傳感器（最大量程30 kN，精度0.5%）、拉線式位移傳感器（最大量程1 m，精度0.5%）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、筆記本電腦組成，由蓄電池提供電源。拉拔試驗時，首先將根系固定在導(dǎo)鏈下端掛鉤上，然后人工勻速上拉導(dǎo)鏈（平均拉拔速率為21.50±3.71 cm/min），直到根系拉拔力超過峰值并達到位移量程極限時結(jié)束試驗。試驗過程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將連續(xù)采集根系抗拔出力和對應(yīng)的相對位移并在筆記本電腦終端軟件頁面顯示，試驗結(jié)束后，軟件會自動保存此次試驗相關(guān)數(shù)據(jù)。由于除主根外，試驗株在地表2 m 深度仍然有4 根根系垂直向下生長。因此，共開展5 次原位拉拔試驗。

原位拉拔試驗數(shù)據(jù)如表3 所示。由表3 可知，在地表以下2 m 位置處，試驗株垂直根系根徑為0.005～0.020 m，抗拔出力為0.206～1.666 kN。拉拔試驗過程中，5 根根系并未被完整拔出土體，而是以根皮和木質(zhì)部同時拉斷的形式斷裂。

表3 試驗株錨固段根系原位拉拔試驗結(jié)果Table 3 In-situ pullout test results of root system in anchoring section of testing plants

2.3 檸條錦雞兒根系對黃土邊坡淺層土體穩(wěn)定性貢獻評價

2.3.1 計算模型建立

在GeoStudio 軟件Slope/W 模塊中建立邊坡模型（圖3）。設(shè)置邊坡坡度為30°，坡面長度為15 m，坡高為7.5 m。由于該項研究中假定滑動面深度、野外根系挖掘調(diào)查深度以及根系原位拉拔試驗中根系出露深度均為地表以下2 m。因此，為獲得最大深度為2 m的潛在滑動面，以便于進行檸條錦雞兒根系錨固作用對黃土邊坡淺層土體穩(wěn)定性貢獻評價，模型中設(shè)置地表以下2 m 深度范圍為降雨入滲區(qū)，且假設(shè)降雨入滲深度范圍內(nèi)土體處于飽和狀態(tài)。由表2 可知0～2 m深度范圍內(nèi)，試驗株根周土體天然抗剪強度平均值為15.83±7.97 kPa 和13.56°±4.25°。韓帥[38]的研究指出，原狀黃土在飽和狀態(tài)下的黏聚力與內(nèi)摩擦角相對于其在天然含水量狀態(tài)下的黏聚力和內(nèi)摩擦角分別降低了47.5%和7.7%，基于此，該項研究中，飽和土體抗剪強度指標(biāo)分別取8.31 kPa 和12.51°。飽和重度取17.7 kN/m3。模型中入滲層下部非飽和土體物理力學(xué)參數(shù)采用表2中所示的0～2 m 深度范圍內(nèi)土體物理力學(xué)參數(shù)。采用Morgenstern-Price 法獲得邊坡潛在滑動面位置和滑體各條塊特征參數(shù)。由圖3 所示，邊坡潛在滑動面為圓弧形，滑動面最大深度與降雨入滲深度一致。

圖3 簡化邊坡模型Fig.3 Simplified slope model

2.3.2 根系錨固反力計算與錨固力取值

由于黃土處于飽和狀態(tài)時，土體黏聚力和內(nèi)摩擦角降低幅度較大，加之根和根周土體彈性模量存在較大差異，故此時根-土界面破壞基本為根周土體剪切破壞[39]。因此，在降雨工況下，根系錨固反力計算時，根-土界面黏聚力和內(nèi)摩擦角亦選擇飽和黃土抗剪強度指標(biāo)。該項研究結(jié)合邊坡模型潛在滑動面條塊特征，分別計算了試驗株生長在不同條塊中心軸線位置處的錨固反力數(shù)值，具體計算參數(shù)和結(jié)果如表4 所示。

表4 試驗株生長于不同條塊時錨固反力計算參數(shù)與結(jié)果Table 4 Calculation parameters and results of anchoring reaction force of testing plants growing on different blocks

如前文所述，根系實際作用于滑動面上的錨固力應(yīng)取滑動面以下錨固段根系最大抗拔出力和滑動面以上根系錨固反力的最小值。由原位拉拔試驗實際測量數(shù)據(jù)顯示，在地表以下2 m 位置處，試驗株5 根垂直單根之間最大水平間距為0.65 m，故可同時作用于邊坡模型中的同一塊條塊滑動面上。因此，試驗株根系在深度為2 m 的滑動面上所能提供的抗拔出力合力為4.802 kN。由表4 可知，邊坡模型潛在滑動面第5 和6 號滑塊對應(yīng)的滑動面深度最大，均為2 m。因此，試驗株根系作用于這兩塊條塊上的錨固段根系抗拔出力為4.802 kN。與此同時，第5 和6 號滑塊對應(yīng)的根系錨固反力均為1.805 kN，小于滑動面下部錨固段根系抗拔出力。相比之下，其他各條塊滑動面深度均有所降低，而對應(yīng)的根系錨固反力也隨之降低。與此同時，由于滑動面以下根系埋深增加，故其他各條塊滑動面以下根系抗拔出力理論上會相應(yīng)增大。因此，在該項研究中，單株檸條錦雞兒根系作用于各條塊時，滑動面以上根系錨固反力均低于錨固段根系抗拔出力。因此，在計算根系錨固作用下邊坡潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)時，錨固力取各條塊對應(yīng)的根系錨固反力值。

2.3.3 檸條錦雞兒根系錨固作用條件下邊坡潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)

采用式（1）計算無根系錨固作用和有根系錨固作用條件下模型邊坡潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)。其中，有根系錨固作用條件下潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)計算時，首先計算單株根系錨固力分別作用于1～12 號條塊時，邊坡潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)。在此基礎(chǔ)上，進一步計算多株根系同時作用條件下，邊坡潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)。經(jīng)過野外測量，檸條錦雞兒沿斜坡傾向方向行間距約為3～4 m，因此，在計算多株根系錨固作用條件下邊坡潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)時，設(shè)計三組植株分布情況，每組中植株間距2 塊條塊（約3 m）。即A 組：植物根系作用于1、4、7 和10 號條塊、B 組：作用于2、5、8 和11 號條塊以及C 組：作用于3、6、9 和12 號條塊。

各條件下邊坡潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)計算結(jié)果如表5 所示。由表5 可知，通過式（1）計算得到的無根系錨固作用條件下邊坡潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)為1.337 0。當(dāng)單株根系錨固于潛在滑動面不同條塊上時，潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)均有提高，但增幅有限，為0.018%～0.427%。其中，當(dāng)根系錨固力作用于潛在滑動面第4 塊條塊時，潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)最大，為1.342 7。當(dāng)根系錨固力作用于潛在滑動面中上部位置處（2～7 號）的條塊時，潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)相對高于根系錨固力作用于最頂部（1 號）和下部位置處（8～12號）條塊的穩(wěn)定性系數(shù)。這主要與條塊下滑力大小、對應(yīng)的錨固反力大小和βk值大小存在關(guān)系。由表5 亦可知，當(dāng)4 株檸條錦雞兒根系等間距錨固于潛在滑動面時，不同組合條件下邊坡潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)為1.350 8～1.351 9，較無根系錨固作用條件下增長1.035%～1.111%，且顯著高于（P＜0.05，ANOVA）單株根系作用時對應(yīng)的穩(wěn)定性系數(shù)?？傮w而言，試驗株根系錨固作用能夠提高降雨入滲條件下黃土斜（邊）坡淺層土體穩(wěn)定性，但是作用效果有限。

表5 檸條錦雞兒根系錨固作用下邊坡潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)計算結(jié)果Table 5 Calculation results of stability coefficient of potential sliding surface in the C. korshinskii roots system anchored slope

值得一提的是，該項研究在計算根系錨固反力時，出于安全儲備僅考慮了主根而未考慮側(cè)根對錨固反力的貢獻。且以根系埋深代替單根實際長度進行錨固反力計算。雖然計算結(jié)果在理論上低于試驗株根系對模型邊坡潛在滑動面穩(wěn)定性的真實貢獻，相對較為保守，但是其結(jié)果在一定程度上依然能夠反映該年齡段檸條錦雞兒根系錨固作用對降雨條件下黃土斜（邊）坡淺層土體穩(wěn)定性的作用效果。與此同時，該設(shè)定亦可以簡化分析和計算過程，便于定量評價檸條錦雞兒及其他垂直根型植物對降雨型黃土淺層滑坡穩(wěn)定性的貢獻。此外，該項研究僅以生長期為11 a，處于中齡期[40]的灌木檸條錦雞兒作為研究對象。由于植物根系生長特征是隨著其生長期的增長而不斷變化的，隨著生長期增大，植物垂直根系和水平根系數(shù)量、長度、根徑以及根-土界面抗剪特性還會進一步變化。故隨著齡期變化，根系實際作用于斜（邊）坡淺層土體的錨固力和錨固效果勢必存在動態(tài)變化的特性。因此，掌握植物在特定氣候土壤條件區(qū)域內(nèi)根系隨齡期變化的生長特征，是明確其根系固土護坡效應(yīng)動態(tài)規(guī)律，科學(xué)合理利用植物有效地防治斜（邊）淺表層土體地質(zhì)災(zāi)害的基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

（1）由于根系在地表沒有“錨頭”結(jié)構(gòu)，故在確定滑動面幾何特征的情況下，根系所能提供的實際錨固力大小取滑動面以下錨固段根系最大抗拔出力和滑動面以上根系錨固反力之間的最小值較為合理。

（2）生長期為11 a 的單株檸條錦雞兒根系錨固于最大厚度為2 m 的圓弧形滑動面不同條塊上時，潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)增幅為0.018%～0.427%；當(dāng)4 株檸條錦雞兒根系以2 塊條塊的間距（約3 m）作用于潛在滑動面時，潛在滑動面穩(wěn)定性系數(shù)可提高1.035%～1.111%，顯著高于（P＜0.05，ANOVA）單株根系作用時的穩(wěn)定性系數(shù)。試驗株根系錨固作用能夠提高降雨入滲條件下黃土斜（邊）坡淺層土體穩(wěn)定性，但是作用效果有限。

該項研究成果對于研究區(qū)采用垂直根型灌木植物進行淺層滑坡等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象的生態(tài)防護，以及對進一步探討根-土相互作用機制具有實際指導(dǎo)意義和理論研究價值。