摘要
我国山地面积分布广泛，是世界上滑坡灾害最为严重的国家之一。进入21世纪以来，随着人类生产建设活动空间的增大，再加上全球气候变化的影响，滑坡灾害频繁发生，其中降雨是浅层滑坡最为常见的诱因之一。植物措施是防治浅层滑坡的重要生态手段，然而降雨条件下植物的固土护坡机理尚不明确，尤其是不同植被的林分类型和根系构型的力学和水文作用对降雨入渗过程的动态响应及其耦合机制依然是该研究领域的主要挑战。本研究以缙云山保护区内的的针阔混交林、常绿阔叶林、毛竹林、灌木林4种林分类型和研究区内6种不同根系构型的常见植物为研究对象，利用野外调查和监测，室外模拟试验、室内土力学试验、数值模拟等手段，分析了影响不同林分类型斜坡安全系数的影响因素，得到了斜坡稳定性的动态变化，对不同根系构型斜坡进行了稳定性分析，得到了斜坡失稳的临界坡度与降雨条件，具体结论如下： （1）4种林分中毛竹林根系加强作用最大，这与其根系分布较深，且根系数量最多有关。受降雨和气温影响4种林分的土壤含水量和吸应力的呈季节性变化，毛竹林对降雨的拦截能力最好，其次是灌木林、常绿阔叶林和针阔混交林，在相同的降雨条件下，毛竹林和灌木林土壤水含水量变化率低于针阔混交林和常绿阔叶林。 （2）对比4种林分类型的斜坡稳定性和影响因素，针阔混交林、常绿阔叶林和灌木林中吸应力对斜坡安全系数的影响最大，毛竹林中植物根系对斜坡安全系数的影响最大。随土层深度的增加吸应力和植物根系对斜坡安全系数的影响呈减小的趋势，土壤的抗剪强度参数对斜坡安全系数的影响呈增大的趋势。从4种林分类型安全系数的动态变化来看灌木林的安全系数波动最大，针阔混交林和常绿阔叶林的斜坡安全系数在遇到强降雨的情况时斜坡会出现失稳的可能，而毛竹林斜坡安全系数全年都比较稳定不会出现失稳地可能，所以毛竹林可能是研究区固土护坡效果最好的林分。 （3）植物根系能够显著改善根-土复合体的力学和水文特性，力学方面的植物根系的存在能增加剪应力峰值和剪切过程中消耗的能量，正应力越大，植物根系产生剪切峰值和能量消耗的增加量越大，使土体的黏聚力和内摩擦角分别增加35.19-81.79%，12.92-42.36%；水文方面植物根系的存在使根-土复合体的稳渗速率提高了1-4.23倍，根系的根长密度、根体积密度、分形维数与土壤稳渗速率之间的关系均为正相关关系。 （4）根据无限边坡稳定性分析可知：植物根系的存在显著提高了斜坡的最小临界坡度6.67-20.19°。从其临界坡度来看H-型（新木姜子）根系的植物只适合在缓坡地区种植，而在陡坡地区只适合种植V-型（乌桕）根系和R-型（山矾）根系的植物。在其各自最小临界坡度下植物根系的存在缩短了斜坡失稳的降雨历时，降雨强度大于14.25mm/h时，所有的根-土复合体斜坡均会在5h之内出现失稳的可能。而裸坡由于坡度较缓和土壤中没有根系的促渗作用渗透性能较差，30h之内不会出现失稳的可能。
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