近些年来,随着资源开发和基础建设的快速发展,环境污染和生态破坏越来越严重,这也成为了人类所面临的重大社会问题之一。因此,如何在工程建设中保护环境,实现人与自然的可持续发展,是迫切需要解决的问题。就边坡防护工程而言,目前高速公路的边坡防护大多采用的是传统工程防护技术,如框格防护、砌石防护、封面防护以及支挡工程等,这些工程防护技术不但造价昂贵,而且在施工过程中严重破坏了原有的生态环境,导致更多的滑坡和泥石流灾害发生,影响到防护的效果。随着人们保护环境意识的增强和对环境质量要求的提高,生态护坡技术应运而生。生态防护技术的实质就是将植物防护和工程防护两者合理的结合起来,利用植物根系与土壤相互作用,形成了一种天然的复合材料,以增强坡体的强度并提高其抗滑能力,起到加固边坡土体的效果同时还能美化环境。本文是以长沙本地黏土和香根草的根系所组成的的根-土复合体作为研究对象,依托国家自然科学基金项目“高强度林草混交根系成型机理与边坡根系土体加固机制研究”(项目号：31270671,2013.01-2016.12)、国家林业局948项目“林草一体化高稳定性生态护坡技术引进”(项目号：2012-4-76,2012.01-2015.12)和湖南省自然科学基金资助项目“植物边坡力学特性研究”(项目号：12JJ5015,2012.01-2014.12)等展开相关研究。通过香根草根系分布形态试验、香根草单根拉拔摩阻特性试验以及直剪试验和三轴剪切试验,研究了香根草在土体中的分布规律及其力学特性。运用数值分析软件对根系分布形态和根-土复合体强度特性进行了拟合分析。通过研究,主要取得了如下的研究进展和创新性结论。(一)香根草单根摩阻特性试验研究1、根-土复合体中的香根草根系在拔出荷载作用下,有被拉断和被拔出2种形式。当根系抗拉力未超过根-土间的最大静摩擦力时,根系将会被拉断；当拉拔力超过了根-土间的最大静摩擦力,但未超过根系最大抗拉力时,根系将会被拔出。2、在相同密实度和不同含水率条件下,根系的最大抗拉力随根系直径增大而增大,表现出良好的线性关系。根系抗拉力随含水率的增大呈先增大后减小的趋势。当含水率在19.5%左右时,根系的抗拉力达到最大。3、在相同含水率和不同密实度条件下,根-土界面的最大抗拔力随土体密度的增大而增大。(二)香根草根-土复合体抗剪强度特性试验研究1、根系在土体中的不同分布方式,对提高土体抗剪强度的作用也是完全不同的。在相同竖向荷载作用下,当根系数量及根径均相同时,垂直和斜交等量布根时,复合体的抗剪强度最高；全部斜交布根时,其抗剪强度次之；全部垂直布根时,其抗剪强度又其次之；垂直和水平等量布根时,其抗剪强度最低。2、在相同根系数量和相同的布根方式条件下,随着根系直径的增大,香根草根-土复合体的抗剪强度先增大后减小。当香根草根系直径约为1mm时,根-土复合体的抗剪强度达到最大值。因此,对于根-土复合体的抗剪强度存在一个有效根径问题。根径太大或太小对提高土的抗剪强度的作用均不明显。3、香根草根系直径对根-土复合体的内摩擦角和粘聚力的影响是不同的。随着根系直径的增大,复合体的内摩擦角先增大后减小；但复合体的粘聚力有增有减,关系相对复杂。另一方面,香根草根系在土体中的分布方式对提高根-土复合体的粘聚力的影响非常明显,而对提高根-土复合体的内摩擦角的影响却不是很明显。4、试验结果显示,随着轴向应变的逐渐增大,各偏应力-轴向应变曲线之间的间距逐渐增大,这表明根系对土体的“加筋”作用只有在轴向应变较大时才能发挥出来。5、在相同的根系分布方式条件下,根-土复合体的黏聚力和内摩擦角均随着含水量的增大而逐渐变小。这一规律与含水量对根-土复合体强度的影响是一致的。6、通过对试验数据进行分析和拟合,分别得到了根-土复合体的黏聚力和内摩擦角随着含水量变化的相关拟合公式。