草本植物对排土场边坡稳定性提升效果研究*

刘向峰，郝国亮，张怡斌，向 丽，王来贵

(辽宁工程技术大学 力学与工程学院，辽宁 阜新 123000)

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在进行露天矿开采时，矿土堆积至地表形成排土场边坡。矿土的理化性质极差，从而导致边坡极易发生土壤侵蚀和浅层滑坡[1-4]。近年来，植物根系对土壤的加固效果得到越来越多的认可[5-8]，常用于排土场边坡的加固中[9-10]。草本植物由于其根系发达，生长速度快、经济效益高等特点，被广泛用于实际工程中[11]。

植物对土壤的加固表现为水文调节和力学加固作用[12]，2个方面各有利弊，水文调节中，植物可以抑制地表径流、减少雨水溅蚀，与此同时，依靠蒸腾作用调节土壤含水量，提高边坡的稳定性[13-14]。然而，植物根系穿透土壤，也加速了地下水的入渗，进而降低了边坡稳定性[15]。水文调节作用主要是延迟浅层滑坡的发生，在稳定边坡方面，力学加固起到了决定性作用[16]。植物力学加固的积极作用表现为植物根延伸至土体内部，与土体粘接在一起，共同承担载荷，提高了土体的抗剪强度[17]，消极作用表现为植物由于其自身重量，促进了滑坡的发生。

许多学者对植物根系的固土力学性质进行研究。奚灵智等[7]在容器中种植黑麦草，通过直剪试验发现，随着黑麦草根系含量的增加，根土复合体的黏聚力与内摩擦角均增加，其中内摩擦角增长较小；孙高峰等[8]通过无侧限抗压强度试验，研究了种植在PVC管内的非洲狗尾草、鸭茅和紫花苜蓿的根土复合体的黏聚力，并通过Wu-Waldron模型(WWM模型)量化根黏聚力，WWM模型与试验结果对比发现，WWM模型对草本植物根系固土效应的预测结果明显偏高；……