植物根系可以显著提升土体的强度。为探究紫花苜蓿根系对黄土抗剪性能的增强作用，选取生长周期为60 d的紫花苜蓿根系-黄土复合体为研究对象，通过剪切试验和根系拉伸试验获取紫花苜蓿根系-黄土复合体抗剪强度和根系抗拉强度参数，采用电子放大镜观察紫花苜蓿根系结构与特征，利用经验公式建立根-土复合体库仑修正模型，并对比分析库仑修正模型、WWM模型及修正WWM模型的优缺点，对黄土地区植物根系增强土体强度进行评价。结果表明：紫花苜蓿根系对土体抗剪性能的增强效应显著；紫花苜蓿根系发达，根径在0.2～6.7 mm，随着根径的增大，单根极限抗拉力呈指数式增大，抗拉强度呈指数式降低；不同RAR(Root Area Ratio，即根系横截面积之和与土体横截面积的比值)下的根-土复合体抗剪强度相比素土样提升显著，RAR与黏聚力和内摩擦角之间具有显著的相关关系，其中RAR与黏聚力之间呈线性正相关关系，与内摩擦角之间呈高斯函数关系；根-土复合体库仑修正模型对黄土区草本植物根-土复合体的抗剪强度增量预测具有较好的合理性、有效性及适用性，修正WWM模型次之，WWM预测精度相对较差；而在木本植物根-土复合体的抗剪强度增量预测方面，根-土复合体库仑修正模型和修正WWM模型的预测精度要远高于WWM模型。研究结果对黄土地区植被护坡工程具有指导意义。

国家自然科学基金项目(42177155)；

1 材料与方法
1.1 土体材料
1.2 复合体制取
1.3 测试方法
1.3.1 拉伸试验
1.3.2 直剪试验
2 根-土复合体剪切特性
2.1 根系特征
2.2 根系拉伸特征
2.3 根-土复合体剪切曲线特征
2.4 根-土复合体抗剪强度参数
3 根-土复合体库仑修正模型
3.1 模型建立
3.2 模型验证
3.3 模型对比
4 紫花苜蓿根系固土机理
5 结论

段钊,袁林,毕银丽,王凯,吴延斌,张庆.紫花苜蓿根系-黄土复合体剪切特性与库仑修正模型[J].煤田地质与勘探,2022,50(12):85-95.