西宁盆地黄土区边坡土体含水量对植物根-土复合体抗剪强度影响的试验研究*

李姜瑶 余冬梅 张西营 胡夏嵩 刘亚斌 周林虎 李 丹

(①中国科学院青海盐湖研究所，盐湖资源综合高效利用重点实验室，西宁810008，中国)(②青海省盐湖地质与环境重点实验室，西宁810008，中国)(③中国科学院大学，北京100049，中国)(④青海大学地质工程系，西宁810016，中国)

0 引 言

近年来，随着西宁盆地及其周边地区经济建设的快速发展，公路、铁路等基础设施建设力度亦随之加大，在建设过程中，一些不合理的边坡开挖等工程活动对工程场址区及其周边生态环境造成一定影响和破坏，其结果将进一步加剧该地区水土流失、滑坡等地质灾害的发生(胡夏嵩等，2011；Hu et al.，2013；高海东等，2017；孙萍等，2019)。利用植物护坡技术可通过根系的力学效应(浅层加筋、深层锚固等)和水文效应(降雨截留、抑制地表径流等)，起到有效增强土体抗剪强度和提高边坡稳定性的作用(周德培等，2003；Tosi，2007；栗岳洲等，2016；刘益良等，2016)。

已有相关研究表明，一定程度上根-土复合体的抗剪强度受根系特征和土体性质两方面因素的影响(栗岳洲等，2016)。国内外学者对有关植物根系对土体抗剪强度影响，开展了大量试验研究，并取得了重要成果。Zhang et al.(2010)研究了不同布根(水平、垂直、水平-垂直)方式下，含水率由12.7%增加至20.0%时，根-土复合体抗剪强度的降低幅度，结果表明垂直根型复合体较水平根型和水平-垂直根型，其降低幅度相对最大为25.0%。余冬梅等(2019)采用灰色关联法评价了复合体容重、含水量、根长密度(RLD)、根重密度(RWD)以及根面积比(RAR)这5种因素对根-土复合体抗剪强度的影响，结果表明复合体黏聚力c值与容重之间的关系相对较为显著。栗岳洲等(2015)将复合体通过内插法设置了6～8种含根量梯度，探讨了海韭菜(TriglochinmaritimeLinn.)、赖草(LeymussecalinusTzvel.)、无脉苔草(CarexenervisC.A.Mey.)、毛穗赖草(LeymuspaboanusClaus.)4种植物的最优含根量，当为最优含根量时，其复合体黏聚力可至相对最大值，分别为20.90 kPa、18.11 kPa、17.94 kPa、27.42 kPa。相应地，有关土体性质对土体抗剪强度的影响，国内外学者亦开展了相关试验研究。诸多研究表明(Fan et al.，2008；Wei et al.，2018；Zhang et al.，2020)，土体含水量对其黏聚力和内摩擦角有一定的影响作用，一般随着含水量增加而呈非线性减小趋势。Zhang et al.(2020)系统地研究了含水量对红壤抗剪强度的影响，结果表明土体的抗剪强度随法向应力的增加而增大，随含水量的增加而减小，当含水量由20%增加至24%时，土体的抗剪强度降低程度相对最为明显。Lian et al.(2019)在土体含水量为16%及土体饱和条件下，研究了刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)根-土复合体抗剪强度，认为黄土含水量的增加显著降低了根系加筋和未加筋黄土的强度，其中：当含水量由16%增加至完全饱和时，未加筋黄土黏聚力降低幅度为50%，水平加筋、垂直加筋、水平-垂直加筋黄土黏聚力降低幅度分别为50%、57%、61%。陈鸿宾等(2019)通过三轴试验方法，研究重塑红黏土的干密度、含水率对土体抗剪强度的影响，结果表明饱和与未饱和重塑红黏土的抗剪强度指标与干密度间呈二次多项式递增关系；重塑红黏土的黏聚力随含水量增大呈二次多项式关系减小，内摩擦角随含水量的降低而提高。张爱国等(2001)通过野外实测数据，包括原状土抗剪强度、土壤含水量、容重等指标，以及土壤样品室内理化性质分析来测定其土壤pH值、有机质含量、盐基饱和度等指标，研究结果表明影响水土流失过程中土体抗剪强度的主导因素是容重、土壤含水量、土壤有机质含量。

通过上述已有相关研究结果可知，相对更多的研究主要体现在，通过根系特征和土体不同理化性质指标开展对土体抗剪强度影响的研究，主要包括根系的形态特征、布根方式、含根量等，以及土体含水量、土体干密度、土体容重、有机质含量等。相比较而言，有关系统开展土体不同含水量变化梯度条件下，对植物根-土复合体抗剪强度的影响及其变化规律等方面的研究，尚有待于进一步深入，尤其是对于青藏高原东北部地区土体含水量变化条件下，对边坡土体抗剪强度影响方面的研究尚处于起步阶段。诸多研究表明降雨是诱发和导致边坡失稳最主要影响因素，其主要原因在于不同强度的降雨使得土体含水量增加，孔隙水压力增大，从而诱发水土流失和边坡失稳等不同规模的坡面地质灾害现象发生(黄润秋等，2002；潘俊义等，2018；黄强强等，2019)。基于此，本项研究以地处青藏高原东北部西宁盆地作为研究区，筛选出适宜当地气候条件下生长的优势植物芨芨草、细茎冰草、柠条锦鸡儿、白刺4种草本和灌木作为试验供试种，在室内进行直剪试验探讨土体含水量对其抗剪强度的影响。本项研究结果可为研究区及其周边地区开展植被护坡提供理论支撑和实际应用指导。

1 研究区概况

研究区西宁盆地处于新构造运动活跃地带(鹿化煜等，2014)，其地形地貌条件较为复杂，区内黄土高陡边坡较为发育，主要地质灾害类型为水土流失、滑坡、崩塌、泥石流以及土地盐渍化等(张晓宇，2012；孙毅，2013)。区内土体含盐量为0.3%～3.5%，其类型主要为硫酸盐渍土(裴浩，2012)。区内属于高原大陆性半干旱气候，年平均降水量为478 mm，蒸发量为1683 mm(王颖华等，2011)，6～9月份的降雨相对较大，降雨持续时间较短暂(杨芳等，2012)。研究区位于西宁盆地长岭沟流域，地理坐标为北纬36°36′00″，东经101°42′00″，海拔为2315～2570 m(刘亚斌等，2018)。该试验区坡向朝南，坡度约为30°，土质为粉土(刘亚斌等，2020)。

2 试验材料与方法

2.1 试验材料

本项研究筛选草本和灌木供试种的基本原则为：适宜高寒和半干旱气候条件，具有发达根系、生长迅速且在短时期内覆盖地表(胡夏嵩等，2011)。按照这一原则，筛选出区内单一种植且生长期为3 a的灌木植物柠条锦鸡儿(CaraganakorshinskiiKom.)和白刺(NitrariasphaerocarpaMaxim.)，以及生长期为3 a的草本植物芨芨草(Achnatherumsplendens(Trin.)Nevski)和细茎冰草(AgropyrontrachycaulumLinn.Gaertn.)作为试验供试种。

在制备植物根-土复合体扰动试样时，首先，需要确定其试样中所需含根量，即分别在区内种植4种草本和灌木植物的边坡顶部、中部和下部其地表以下0～50 cm不同深度处，利用环刀分别制取4个根-土复合体原状试样，在室内将根系从原状样中挑出来，进行清洗，然后分别称取每种植物类型环刀内根系质量，并求其平均值即得到试验区种植不同植物土体的平均含根量，从而将其平均含根量设置为植物根-土复合体试样中根系的布设数量，其中：柠条锦鸡儿为0.015g·cm-3，白刺为0.013g·cm-3，芨芨草为0.010g·cm-3，细茎冰草为0.003g·cm-3，如图1a所示，为试验制取根-土复合体所用草本和灌木植物根系。

其次，获取制备复合体时所采用的土体试样：将试验种植区内未种植植物边坡素土取至实验室，进行烘干处理，采用烘箱在105 ℃条件下，烘至12 h，因区内边坡土体颗粒大小主要为0.25 mm以下，所以将烘干的素土过孔径为0.25 mm土工筛，以备制取具有不同含水量梯度的根-土复合体试样，图1b为试验制备完毕的土体粒径为d≤0.25 mm的素土。表1(刘亚斌等，2020)为试验区边坡土体物理性质指标测试结果，其中：土体平均干密度为1.25±0.06g·cm-3，含水量为9.12%。图2为试验种植区土体的粒径级配累积曲线。

图2 试验区边坡土体的粒径级配累积曲线

2.2 试验方法

2.2.1 含水量梯度的确定

为了研究不同含水量条件下对植物根-土复合体抗剪强度的影响，本项研究通过测得试验区边坡地表以下0～50 cm深度范围内土体平均含水量为9.12%，并以该土体平均含水量9.12%作为标准，结合区内夏季6～9月份所具有的不同降雨量和降雨强度(杨芳等，2012)及其降雨入渗边坡土体含水量变化特征，依次设置了土体含水量分别为6%、10%、14%、18%、22% 5种不同含水量梯度，相邻含水量差值为4%。相关研究结果表明，90%左右的边坡失稳是由于降雨使其土体含水量增加而导致的(黄润秋等，2002)，因此，以上含水量梯度的设定，充分考虑了区内边坡土体含水量实际情况，以及降雨过程中边坡土体在不同深度处土体含水量变化特征。

2.2.2 素土与根-土复合体试样制样方法及其直剪试验

本项研究分别对不含根系素土，以及柠条锦鸡儿、白刺、芨芨草、细茎冰草4种草本和灌木根-土复合体扰动试样进行直剪试验。本试验在制备扰动试样过程中，所制备试样的土体干密度、颗粒级配均保持一致。在制备剪切试样之前，分别将已烘干且过孔径为0.25 mm土工筛的土体试样与蒸馏水按一定比例进行充分混合，以制备含水量为6%、10%、14%、18%、22% 5种不同梯度的素土和复合体试样，然后将这些具有不同含水量的土体试样采用保鲜膜密封，待润湿一昼夜后备用。

2.2.2.1 不含根系素土试样制样方法

素土试样制取方法：由于击实筒内径为61.8 mm，高为125 mm，土体干密度为1.25g·cm-3，故分别称得492 g上述预先制备好的不同含水量素土，利用击实锤分4层击实，每层击实次数保持一定。待4层击实完毕后，拆除击实筒，将环刀(内径为61.8 mm，高为20 mm)刀口朝下，放置在击实土样上，垂直向下按压，使土样伸出其环刀，再用削土刀将土样两侧修平，擦净环刀外壁，称取环刀与土样的总质量，重复以上步骤，可制备一组素土试样进行直剪试验。

2.2.2.2 根-土复合体试样制样方法

根据供试种灌木植物柠条锦鸡儿、白刺根系特点(根径较粗，在土体中以垂直分布为主)，故采用垂直布根方式来制备复合体试样，其具体方法为：首先按照不含根系素土试样制样方式，制备素土试样，然后采用扦插法布根，用直径为1.1 mm的细铁丝将根段长为20 mm的灌木根系均匀插入环刀内的素土试样，图3a、图3b为已制备完毕的灌木根-土复合体试样。

图3 制备完毕的灌木和草本植物根-土复合体试样

供试种草本植物芨芨草、细茎冰草根径较细，以须根为主，故倾斜或水平布根以制备复合体试样。其具体方法为：称取制备好的不同含水量素土试样492 g，将根系剪至20 mm长的根段，并将一定量(芨芨草为5.94 g，细茎冰草为1.11 g)的草本根段与素土充分拌匀，然后按不含根系素土试样制样方式即可制取一组用于进行室内直剪试验的根-土复合体试样，图3c、图3d为已制备完毕的草本根-土复合体试样。

2.2.2.3 素土和根-土复合体的直剪试验方法

本次试验采用试验仪器为ZJ应变控制式直剪仪，分别在50 kPa、100 kPa、200 kPa、300 kPa 4个等级法向压力作用下，对每组试样进行试验，剪切应变速率为2.4 mm·min-1，其具体试验操作步骤按《土工试验规程》(中华人民共和国行业标准编写组，1999)进行。

3 试验结果

3.1 不同含水量条件下素土与根-土复合体剪应力与剪切位移关系

本项研究对4种草本和灌木植物根-土复合体试样，以及不含根系素土试样分别进行直剪试验，其中：根-土复合体和素土试样中土体含水量分别设置为6%、10%、14%、18%、22% 5种不同梯度，如图4所示为土体含水量为10%时，4种植物的根-土复合体和素土试样的剪应力与剪切位移之间的关系。由该图可知，(1)在剪切试验开始阶段，根-土复合体与素土试样剪应力与剪切位移近似呈线性关系，随着剪切过程的进行，剪应力与剪切位移关系则由线性关系变化为非线性，且在相同剪应力下，与线性阶段相比，非线性过程的剪切位移相对较为显著，当剪切破坏之后其关系线近似为水平。(2)与素土相比，根-土复合体试样的抗剪切变形能力均显著强于素土，表现在当剪应力达到40 kPa时，在4级垂直压力中的任意一级垂直压力作用下，例如在垂直压力P2=100 kPa时，柠条锦鸡儿、白刺、芨芨草、细茎冰草其根-土复合体的剪切位移分别为0.93 mm、1.21 mm、1.46 mm、1.94 mm，而素土的剪切位移量为2.29 mm，与素土的剪切位移量相比，柠条锦鸡儿、白刺、芨芨草、细茎冰草根-土复合体的剪切位移的降低幅度分别为59.39%、47.16%、36.24%、15.28%。

图4 含水量10%条件下素土和根-土复合体剪应力与剪切位移之间的关系

由上述可知，在相同竖向压力及剪切应力作用下，4种复合体试样的剪切位移均小于不含根系素土，且柠条锦鸡儿根-土复合体的剪切位移相对较小，降低幅度相对较大，白刺次之，其他依次为芨芨草和细茎冰草，即在垂直压力为P2=100 kPa时，当剪应力达到40 kPa时，4种植物的抗剪切变形能力由小至大分别为细茎冰草、芨芨草、白刺、柠条锦鸡儿，这反映出在一定程度上4种植物根系能不同程度地增强边坡土体的抗剪强度。此外，余冬梅等(2017)、虎啸天等(2015)和杨幼清等(2018)分别对赖草(LeymussecalinusTzvel.)、冷地早熟禾(PoapratensisL.)等7种不同植物和素土进行室内直剪试验，研究结果均表明根系可起到显著增强土体抗剪强度的作用，使得其复合体抵抗剪切变形的能力得以显著提高，这与本项研究所得到的结果基本相一致。

相应地，其他4种不同含水量条件下4种植物根-土复合体剪应力与剪切位移之间的关系，与土体含水量为10%时的特征相类似，即当含水量分别为6%、14%、18%、22%时，根-土复合体的剪切位移均显著小于素土，且在不同含水量条件下，4种植物根-土复合体与不含根系素土的剪应力与剪切位移关系表现出相似的变化规律。在此，以柠条锦鸡儿为例加以说明，由根-土复合体含水量分别为6%、10%、14%、18%、22%时的剪应力与剪切位移关系(图5)可知，随着垂直压力P的增加，试样剪应力呈现出显著增大的变化趋势，且在4级垂直压力中的任意一级垂直压力作用下，例如在P3=200 kPa垂直压力下，当剪应力达到一定值(如剪应力τ=40 kPa)时，土体含水量分别为6%、10%、14%、18%和22%条件下的柠条锦鸡儿根-土复合体的剪切位移量分别为0.69 mm、0.90 mm、1.18 mm、1.42 mm、1.85 mm，与土体含水量6%相比，土体含水量为10%、14%、18%、22%时的柠条锦鸡儿根-土复合体的剪切位移量增长幅度分别为30.43%、71.01%、105.80%、168.12%，这在一定程度上可反映出，土体抗剪切变形的能力随土体含水量增加呈逐渐减小的变化规律。

图5 不同含水量条件下柠条锦鸡儿根-土复合体剪应力与剪切位移之间的关系

3.2 不同含水量条件下素土与根-土复合体抗剪强度指标对比

3.2.1 素土与根-土复合体黏聚力

已有研究表明，植物根系主要通过显著增强土体黏聚力来增强其抗剪强度(Normaniza et al.，2008)。本项研究中植物根-土复合体黏聚力的增长量及增长幅度如表2所示。

表2 试验区素土与4种植物根-土复合体试样黏聚力的增长量和增长幅度计算结果

由表2可知，当土体含水量相同时，植物根-土复合体黏聚力普遍大于素土，且柠条锦鸡儿根-土复合体黏聚力增长量与增长幅度相对最大，其次为白刺、芨芨草、细茎冰草，例如当土体含水量为10%时，与不含根系素土试样相比，柠条锦鸡儿、白刺、芨芨草、细茎冰草其根-土复合体试样的黏聚力增长量分别为11.89 kPa、8.63 kPa、6.38 kPa、2.78 kPa，黏聚力增长幅度则分别为184.63%、134.01%、99.07%、43.17%，由此可见，柠条锦鸡儿、白刺根-土复合体其黏聚力增长量和增长幅度，显著大于芨芨草和细茎冰草根-土复合体。上述结果表明，5种含水量梯度条件下，区内4种植物根系均对边坡土体黏聚力起显著增强作用，且灌木植物根系较草本根系对边坡土体黏聚力的增强作用相对较大。

图6所示为区内素土与4种植物根-土复合体含水量与黏聚力之间的关系，由该图可知，素土与根-土复合体试样土体含水量对其抗剪强度指标具有显著性影响，具体表现为：(1)当土体含水量为6%时，素土和柠条锦鸡儿、白刺、芨芨草、细茎冰草根-土复合体的黏聚力分别为8.32 kPa、20.49 kPa、18.07 kPa、15.62 kPa、11.19 kPa，随着土体含水量增加，根-土复合体和素土黏聚力降低，当土体含水量达到22%时，素土和柠条锦鸡儿、白刺、芨芨草、细茎冰草根-土复合体的黏聚力分别为3.18 kPa、14.65 kPa、11.19 kPa、8.52 kPa、5.12 kPa，与土体含水量为6%时相比，素土和4种植物根-土复合体黏聚力降低幅度分别为61.78%、28.50%、38.07%、45.45%、54.24%；(2)当含水量较小时，随着含水量增加，素土和根-土复合体黏聚力的降低普遍较为显著，当含水量增加至14%时，随着含水量增加，其黏聚力降低程度则较为缓慢，例如柠条锦鸡儿根-土复合体含水量由6%增加至14%时，其黏聚力降低幅度为18.11%，而其含水量由14%增加至22%时，黏聚力降低幅度则为12.69%。表3为区内素土与根-土复合体黏聚力值及其与含水量之间的拟合方程式，由表3可知，素土与根-土复合体的黏聚力，随着土体含水量呈二次多项式函数关系降低。上述有关素土与复合体中土体含水量对黏聚力影响的研究结果，与Lian et al.(2019)，Fan et al.(2008)和Pollen(2007)等的研究结果相吻合，这些学者的研究结果表明，土体含水量增加会显著降低根系加筋和未加筋土体的强度。

表3 试验区素土与4种植物根-土复合体黏聚力值及其与含水量之间的拟合方程

图6 素土与根-土复合体黏聚力与含水量之间的变化关系

3.2.2 素土与根-土复合体内摩擦角

如图7所示为区内素土与4种植物根-土复合体内摩擦角与含水量之间的关系。由图7可知，(1)在相同含水量条件下，素土与4种草本和灌木根-土复合体内摩擦角变化规律不显著，由此可知，草本和灌木根系对土体内摩擦角的影响较小。胡夏嵩等(2009)在PVC管中种植灌木植物，并在室内进行4种灌木根-土复合体直剪试验，结果表明灌木根-土复合体的黏聚力c值均显著大于素土，而内摩擦角φ值变化相对不显著。(2)随着含水量的增加，素土和4种植物根-土复合体的内摩擦角呈显著降低趋势，当土体含水量由6%增加至22%时，复合体内摩擦角由24.22°±0.88°逐渐降低至14.84°±0.96°，降幅为38.73%。与本项研究结果相类似的研究表现在，例如陈炜韬等(2006)通过对格尔木地区的氯盐渍土进行直剪试验，结果表明在相同含盐量条件下，随着土体含水量的增加，其内摩擦角呈降低趋势。

图7 素土与4种植物根-土复合体内摩擦角与含水量之间的关系

3.3 不同含水量条件下植物根系对土体抗剪强度影响的机理分析

本项研究结果表明，植物根系主要通过显著增强土体黏聚力表现对其抗剪强度的增强作用，而其内摩擦角变化相对较小，这与Lian et al.(2019)、Normaniza et al.(2008)、张超波等(2009)的研究结果表现出一定的相似性。其中：草本和灌木植物根系增强土体黏聚力的作用机理主要表现为，由于草本和灌木植物根系具有较强的抗拉特性，而土体抗压能力较强其抗拉能力较弱，故当剪切力作用于含根系土体时，根系可将土体内部剪应力转化为自身承受的拉应力，穿过土体剪切面的根系将其拉应力转化为剪切面的法向应力和切向应力，其中法向应力增加了剪切面上的正应力，可增强剪切面的摩擦强度，而切向应力则可抵抗剪切面两侧土体发生剪切变形，从而起到增强土体黏聚力的作用(Waldron，1977；刘亚斌等，2020)。

此外，本项研究结果表明：灌木根系较草本植物根系对土体黏聚力的增强作用相对较为显著。这主要归因于本项研究中灌木与草本根-土复合体中的根系分布特征存在差异性。如图8(李国荣等，2007)所示，灌木植物为主直根型，其根系在土体中呈近似垂直分布，在根-土复合体中的每个根段均能贯穿剪切面，起到一定锚固土体的作用，具有显著促进剪应力传递和扩散作用(Fan et al.，2010；栗岳洲等，2015)；相比较而言，本项研究中的草本植物均为须根型，根系在土体中近似呈水平或倾斜分布，主要起加筋作用，在试样中仅有部分根系贯穿剪切面，即在试样受剪切作用时，仅有部分根系可起到增强土体抗剪强度的作用；与此同时，相关研究结果亦进一步表明，植物根系对土体的加筋锚固作用与根系自身的抗拉力有关，根据课题组前期相关研究结果可知，本项研究中柠条锦鸡儿和白刺的单根抗拉力明显大于芨芨草和细茎冰草(栗岳洲等，2015)。

图8 灌木与草本植物护坡作用示意图(李国荣等，2007；略作改动)

本项研究结果表明，随着含水量的增加，土体黏聚力和内摩擦角表现出呈降低的变化趋势。其中：含水量对其根-土复合体黏聚力的影响机理主要体现在：(1)当根系加固土体发生剪切时，根系发生了两种变形破坏机制，即根系断裂和拔出现象，土体水分含量的变化影响根系断裂和拔出现象产生的比率，从而影响根系提供的黏聚力(Pollen，2007)；(2)本项试验研究中，素土和根-土复合体试样土体为硫酸盐渍土，当土体含水量增加时，土体中孔隙水能溶解较多的Na2SO4，使得土体内呈粉末状或晶体状Na2SO4含量减少，降低其对土颗粒的胶结作用，从而一定程度影响到土体黏聚力，其结果使得土体黏聚力降低(李飞等，2012)。相应地，含水量对其根-土复合体内摩擦角的影响机理主要表现为：(1)土体含水量的增加，能够直接增加土颗粒周围结合水层的厚度，甚至土颗粒间存在自由水，这些水分均可起到润滑作用，从而降低了土颗粒间滑动摩擦力和咬合摩擦力，导致内摩擦角减小(霍晨琛等，2017)。(2)由于本项研究所采用的土体为硫酸盐渍土，当含水量增加时，会溶解较多的Na2SO4，使得土体孔隙之间的Na2SO4溶液愈多，且Na2SO4溶液为一种水基润滑剂，故能起到减小土颗粒粒间摩擦力的作用(张文广等，2000；王月礼，2014)。

4 结 论

(1)当土体含水量相同时，在相同竖向压力和剪切应力下，4种复合体的剪切位移均比不含根系素土小，其中柠条锦鸡儿根-土复合体的剪切位移相对较小，白刺次之，其他依次为芨芨草和细茎冰草，由此可见，根-土复合体试样的抗剪切变形能力均显著强于素土；随着含水量增加，素土与根-土复合体在相同剪应力与垂直压力作用下，剪切位移量亦随之增加，故土体抗剪切变形能力呈降低趋势。

(2)当土体含水量相同时，与不含根系素土相比，根-土复合体的黏聚力显著大于素土，其中柠条锦鸡儿根-土复合体的黏聚力增长量和增长幅度相对最大，其次为白刺、芨芨草、细茎冰草；此外，在相同含水量条件下，素土与4种草本和灌木根-土复合体的内摩擦角变化相对较小，加筋土内摩擦角受根系的影响程度相对不显著。

(3)随着土体含水量的增加，素土与4种植物根-土复合体的黏聚力表现为呈二次多项式函数递减的关系，素土和根-土复合体的内摩擦角表现出明显的降低趋势，当土体含水量由6%增加至22%时，复合体内摩擦角则由24.22°±0.88°逐渐降低至14.84°±0.96°，降幅为38.73%。