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作者与期刊信息
本研究的作者为李光杰和许旭堂，均来自福建农林大学交通与土木工程学院。研究发表于《井冈山大学学报（自然科学版）》2024年5月第45卷第3期，文章编号为1674-8085（2024）03-0086-13。

学术背景
本研究的主要科学领域为岩土工程，特别是边坡稳定性与植被护坡效应。降雨引发的滑坡和泥石流灾害对人类生命财产安全构成巨大威胁，因此边坡稳定性一直是岩土工程领域的研究重点。近年来，植被护坡效应成为热点话题，植被对边坡的稳定性影响主要分为水文效应和力学效应。尽管已有大量研究探讨了植被护坡的稳定性，但针对不同形状的植被根系在不同降雨强度下对边坡渗流稳定性影响的研究仍较为缺乏。因此，本研究旨在通过数值模拟方法，分析紫穗槐（Amorpha fruticosa）和胡枝子（Lespedeza bicolor）两种植被的根系形状（均布形根系和指数形根系）在四种降雨强度下对残积土边坡渗流稳定性的影响，为边坡防护提供科学依据。

研究流程
本研究采用数值模拟方法，以Geo-Studio软件为平台，分为以下步骤：
1. 模型建立：构建两类模型——裸露边坡和植被边坡，均采用均质性残积土。边坡总高度为31.5米，坡比为1:1，地下水位位于模型底部5米处。植被边坡表层1.5米为含植被层。模型网格划分为1779个单元和1804个节点，边界条件设置为左右两侧为水平不透水边界，底部至水位线处为水位边界，坡面采用降水作用。
2. 渗流分析：在Seep/W模块中，采用Van Genuchten模型模拟不同降雨强度下的稳态渗流情况，计算孔隙水压力和饱和度的分布。降雨强度分别为6.75 mm/h（24小时）、12.5 mm/h（12小时）、37.5 mm/h（4小时）和75 mm/h（2小时）。
3. 稳定性分析：在Slope/W模块中，基于渗流分析结果，采用Morgenstern-Price极限平衡条分法和Mohr-Coulomb准则进行瞬态分析，计算边坡的安全系数。
4. 数据对比：对比裸露边坡、紫穗槐植被边坡和胡枝子植被边坡在不同降雨强度下的孔隙水压力、饱和度和安全系数变化规律。

研究结果
1. 孔隙水压力：植被边坡的孔隙水压力上升速度大于裸露边坡，其中指数形根系边坡的敏感性高于均布形根系边坡。在强降雨条件下，均布形根系边坡的孔隙水压力变化曲线逐渐向指数形根系边坡靠拢，表明含水量充足时，两种根系形状的孔隙水压力变化趋于一致。
2. 饱和度：植被边坡比裸露边坡更易达到饱和，指数形根系边坡对饱和度的变化具有更高的敏感性。饱和度变化幅度与降雨强度呈负相关关系，即降雨强度越大，饱和度变化幅度越小。
3. 边坡稳定性：植被边坡的安全系数均高于裸露边坡，其中指数形根系边坡的安全系数始终高于均布形根系边坡。在弱降雨条件下，两种根系形状对边坡稳定性的提高作用均较为稳定；在强降雨条件下，均布形根系边坡的安全系数逐渐向裸露边坡靠拢，而指数形根系边坡仍能稳定发挥提高作用。

结论
本研究表明，植被根系对残积土边坡的渗流稳定性具有显著影响。指数形根系边坡在孔隙水压力、饱和度和安全系数方面均表现出更高的敏感性，且在强降雨条件下仍能有效提高边坡稳定性。相比之下，均布形根系边坡在强降雨条件下的提高作用较弱。因此，在残积土边坡防护中，选择指数形根系植被更为适宜。

研究亮点
1. 重要发现：指数形根系在提高残积土边坡稳定性方面优于均布形根系，特别是在强降雨条件下。
2. 方法创新：本研究采用Geo-Studio软件进行数值模拟，结合Van Genuchten模型和Morgenstern-Price极限平衡条分法，为植被护坡效应研究提供了新的技术手段。
3. 研究价值：研究结果为残积土边坡的防护设计提供了科学依据，对减少降雨引发的滑坡和泥石流灾害具有重要的应用价值。

其他有价值的内容
本研究还详细分析了不同降雨强度下植被边坡与裸露边坡的孔隙水压力和饱和度变化规律，揭示了植被根系形状对边坡渗流稳定性的影响机制，为后续研究提供了重要参考。