开展寒旱环境护坡植物根-土复合体强度及其护坡机理方面的研究,对筛选寒旱环境优势护坡属种和最佳植物护坡组合,恢复边坡生态、防治边坡水土流失、增加边坡稳定性具有重要意义。本文以西宁盆地为例,对研究区生长两年的草、灌植物单根力学特性、灌木植物根-土复合体的增强作用等进行了一系列的试验研究,并对灌木单根的力学特性与其解剖结构的相关性、根-土复合体的类型及其护坡机理进行了分析研究,总结得出以下主要结论:通过草、灌植物单根拉伸和剪切试验得出:草、灌植物单根抗拉力和抗剪力随根径增大而增大,生长两年的草本和灌木植物单根抗拉力与抗剪力大小分别为:芨芨草>细茎冰草>赖草>披碱草,四翅滨藜>柠条锦鸡儿>霸王>白刺>北方枸杞;草、灌植物单根抗拉强度和抗剪强度随根径增大而减小,单根抗拉强度与根径间存在幂函数或指数函数关系,草本植物的单根抗拉强度约为灌木植物的2～3倍;不同属种的草、灌植物具有不同的拉伸应力-应变曲线,草本植物表现弹性材料特征,单根平均延伸率约是灌木植物的2～3倍,单根最大延伸率随根径增大而降低;芨芨草、四翅滨藜和柠条锦鸡儿抗寒、抗旱性强,根系发达,单根抗拉和抗剪强度大,对青藏高原和黄土高原过渡区坡度为40°,土质为粉土的边坡防护具有一定贡献。通过对五种灌木植物根系解剖试验得出:根系解剖结构中韧皮纤维、木纤维的百分含量、周皮的木质化程度及根系的木质化速度等因素影响根系力学强度,根系拉伸延长率与根系韧皮纤维含量成正比,与木纤维含量成反比;五种灌木植物中,柠条锦鸡儿单根横切面上次生韧皮部平均面积比最大,达到45%,表现为单根具有较大延伸率;四翅滨藜单根横切面上次生木质部平均面积比最大,达到50%,表现为单根具有较强的抗拉和抗剪强度。通过对五种灌木根-土复合体进行直剪试验和三轴压缩试验得出:根-土复合体的抗剪强度服从摩尔-库仑强度准则,其内摩擦角与素土的内摩擦角相近,但其粘聚力增大约29.4～394.6%,五种灌木根-土复合体的粘聚力及抗剪强度增量依次为:四翅滨藜>柠条锦鸡儿>霸王>白刺>北方枸杞;在相同应力条件下,五种灌木根-土复合体的应变小于素土的应变,对土体横向变形有约束作用,可提高坡体稳定性;根-土复合体分为浅根型、深根型和混合根型三种类型;其护坡机理包括群根的摩擦加筋作用和单根的抗拉增强作用;通过抗剪强度指标对比和理论计算方法评价了试验区坡体稳定性,含四翅滨藜和柠条锦鸡儿根的坡体稳定程度高于含其它三种灌木根的坡体。