与传统的工程措施相比,在边坡加固、水土流失防治中使用植被,不仅绿色环保,而且低投入、易养护,因此目前植物措施广泛应用于边坡地质灾害的防治中。为进一步揭示植物根系固土的力学作用,选取西南山区两种常见乔木柳杉和杉木作为研究对象。本研究通过对现场根系的挖掘和测量、单根室内拉伸试验、根土复合体三轴试验,得到了根系的空间分布特征、抗拉特性,以及其根系对土体抗剪强度的贡献。并且考虑到根土界面间的摩擦作用,进一步建立了根系在柔性状态下对土体抗剪强度作用的力学模型。最后,通过室内试验并对根土相互作用力学模型进行了验证,并将力学模型应用于计算现场植物根系对土体抗剪强度的贡献值,为植被护坡浅层加筋作用定量评价提供一定的理论依据。本研究的主要结果和结论如下:1)柳杉和杉木根系在空间分布有三个显著特征:一是两种植物根系都属于浅层根系,根系都主要集中分布在土层深度0～30cm的范围内,在30cm以下的土层根系含量较少;二是两种植物根系都以细根为主,杉木80%以上的根系直径都小于1cm,柳杉87%以上的根系直径都小于0.8cm;三是柳杉的根系生物量和根面积比在同一土壤深度或同一水平距离都普遍要比杉木的高。2)根系抗拉力学特性:杉木和柳杉根系在不同直径范围内均表现出了较强的抗拉力,并且两种植物根系最大抗拉力与根系直径呈正相关的幂函数关系,而两种植物根系的抗拉强度与根系直径则均表现为负相关的幂函数关系,且减小的斜率随根系直径逐渐降低。3)植物根系特性对根土复合体抗剪强度的影响:根土复合体和素土试样的强度随着围压的增大而增大,且其轴向应变与主应力差之间的关系曲线均呈现一定的应变硬化特性;根系对土体的加固作用只有当轴向应变较大时才比较明显;根土复合体的黏聚力明显高于素土,根土复合体试样较素土试样黏聚力提高6.5～24.3k Pa,而内摩擦角的变化并不明显,说明根系提高土体抗剪强度主要是通过提高土体黏聚力实现的;各根系分布形态下土体强度均随围压的增加而增大,对土体强度增长的贡献表现为水平竖直>竖直>水平。4)建立根土相互作用力学模型:在Yan模型基础上,考虑了根土界面间的摩擦作用,建立了根系柔性状态下对土体抗剪强度增加最小值的力学模型。并结合WuWaldron模型,建立了根系在刚性状态下对土体抗剪强度增加最大值的力学模型,来定量评估根系对土体抗剪强度的影响。5)验证力学模型并进行扩展应用:对已建立的根土相互作用力学模型进行验证,通过计算并对比室内三轴试验及直剪试验中根土复合体的抗剪强度值,发现理论模型能有效计算根系对土体抗剪强度的提高范围,再将模型拓展至定量分析现场杉木根系对土体抗剪强度的提高范围。