植被水力与力学加筋效应对降雨作用下边坡稳定性的影响机制

蒋水华; 向壮; 吕胜才; 万建宏; 黄劲松

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.009

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植被水力与力学加筋效应对降雨作用下边坡稳定性的影响机制

基础研究 | 更新时间：2026-10-21

- 植被水力与力学加筋效应对降雨作用下边坡稳定性的影响机制
- Mechanism of the Hydrological and Mechanical Reinforcement Effects of Vegetation on the Slope Stability under Rainfall
- 水土保持学报 2026年40卷第5期页码：115-124
- 作者机构：
  
  1.南昌大学工程建设学院，南昌 330031
  2.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵阳 550081
- 作者简介：
  
  蒋水华（1987—），男，博士，教授，博士生导师，主要从事岩土工程可靠度与风险分析研究。E-mail： sjiangaa@ncu.edu.cn
  万建宏（1995—），男，博士，助理研究员，主要从事桩基工程理论与技术研究。E-mail： wanjianhong@ncu.edu.cn
- 基金信息：
  
  江西省创新研究群体项目(20242BAB24001);国家自然科学基金项目(52579103;52408371);江西省研究生创新专项(YC2024-S065)
- DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.009
  中图分类号： S157.2;P642.2
- CSTR：32310.14.stbcxb.2026.05.009
- 收稿：2026-02-06，
  
  修回：2026-03-24，
  
  录用：2026-03-30，
  
  网络首发：2026-07-08，
  
  纸质出版：2026-10-28
- 稿件说明：
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蒋水华，向壮，吕胜才，等.植被水力与力学加筋效应对降雨作用下边坡稳定性的影响机制［J］.水土保持学报，2026，40（5）：115-124.

Jiang Shuihua， Xiang Zhuang， Lü Shengcai， et al. Mechanism of the hydrological and mechanical reinforcement effects of vegetation on the slope stability under rainfall［J］. Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（5）：115-124.
蒋水华，向壮，吕胜才，等.植被水力与力学加筋效应对降雨作用下边坡稳定性的影响机制［J］.水土保持学报，2026，40（5）：115-124. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.009. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.05.009.

Jiang Shuihua， Xiang Zhuang， Lü Shengcai， et al. Mechanism of the hydrological and mechanical reinforcement effects of vegetation on the slope stability under rainfall［J］. Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（5）：115-124. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.009. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.05.009.

摘要

目的

旨在研究植被水力效应与力学加筋效应对降雨作用下非饱和土边坡稳定性的影响机制。

方法

基于二维有限元方法，分析4种典型根系形态的吸水作用对边坡孔隙水压分布的影响，进而以均布形根系为代表，定量评估降雨及坡角变化条件下植被水力效应、力学加筋效应及其协同作用对边坡稳定性的影响。

结果

1）根系吸水可显著降低孔隙水压、增大基质吸力，其中指数形根系的吸水效果最为显著；2）在水力效应方面，同时考虑根系吸水及其引起的渗透系数变化对边坡稳定性的提升效果最佳； 3）降雨作用下，植被力学加筋效应是维持边坡稳定性的主导因素，并且其增稳效果随着根系深度的增加而增强；4）植被力学加筋效应对边坡稳定性的贡献明显高于水力效应，且随着坡角增大，这种差异更为明显。

结论

研究结果可为生态护坡工程中植被种类优选提供重要参考。

Abstract

Objective

This study aims to investigate the mechanisms by which the hydrological and mechanical reinforcement effects of vegetation influence the stability of unsaturated soil slopes under rainfall conditions.

Methods

Based on a two-dimensional finite element method， this study first analyzes the effects of water uptake by four typical root architectures on the pore water pressure distribution within the slope. Then， using the uniform root distribution as a representative case， it quantitatively evaluates the influences of vegetation hydrological effects， mechanical reinforcement， and their combined effects on slope stability under varying rainfall conditions and slope angles.

Results

1） Root water uptake significantly reduces pore water pressure and increases matric suction， among which the exponential root architecture shows the most pronounced uptake effect. 2） In terms of hydrological effects， the greatest improvement on the slope stability is achieved when both the root water uptake and root-induced changes in the hydraulic conductivity are considered. 3） Under the rainfall conditions， the mechanical reinforcement effect of vegetation is the dominant factor in maintaining the slope stability， and its stabilizing contribution increases with the root depth. 4） The contribution of vegetation mechanical reinforcement to the slope stability is significantly greater than that of the hydrological effect， and this difference becomes more pronounced as the slope angle increases.

Conclusion

The results of this study provide an important reference for vegetation selection in ecological slope protection engineering.

关键词

Keywords

references

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