1.4　研究内容与方法

1.4.1　研究内容

本书通过梳理生态宜居相关理论及政策、堆积体土壤侵蚀方面相关理论及实践发展状况，以研究区土壤侵蚀为调查、分析、评价对象，总结土壤侵蚀规律，提出体现生态宜居理念的植物根系固土理论指导防治堆积体土壤侵蚀的技术方法。

1．研究区生态宜居政策与地质环境

本书梳理生态宜居理论及研究区域生态宜居政策，整理植物防治土壤侵蚀的植物学理论、水土保持理论、力学理论，与研究区地质环境、土壤侵蚀相结合，分析土壤侵蚀对社会经济的影响。在生态宜居和堆积体土壤侵蚀的矛盾中植物能起到很好的调解作用。

2．堆积体土壤侵蚀特征及风险评价

本书以研究区土壤侵蚀为调查对象，收集整理各类土壤侵蚀并总结其特征，分析土壤侵蚀与地形地貌、地层岩性、人类工程活动与植被的关系，对研究区土壤侵蚀易发性及易损性进行分区，分区评价土壤侵蚀对研究区域社会经济的影响。对研究区典型滑坡、崩塌点进行分析，总结土壤侵蚀与微地形演化的关系，深究堆积体稳定性的影响因素。

3．根系固土方面研究内容

目前已有学者从植物根系固土的根系形态学理论、水文效应理论、力学加筋理论等方面开展了大量研究，在一定程度上反映了根系固土机理。本书在先前学者研究的基础上，拟以宜阳城乡建设中的堆积体为调查对象，在对调查数据进行整理、分析的基础上，从岩土体水致劣化的视角，采用顾及根系形态特征参数的室内土工测试方法分析与测度根系固土特征、根土复合体强度，研究根系与土体之间的作用机制，优化根土复合体试样室内测试数据，从能量法角度构建能量化根系固土能力的模型，并与传统模型进行比对分析，验证模型的科学性与实用性。笔者计划从以下3个方面开展研究：

（1）根土复合体特征参数的测度与分析。获取根系形态、根系特征参数，分析根系形态对土体基质吸力分布的作用、根系特征参数对土体强度的影响，包括根系对土体水力特征的影响深度、根系对土体水力特征参数的贡献量、根系的力学加筋效应、岩土体水致劣化效应，建立根系形态、根系特征参数与根土复合体强度参数间的关联。

（2）根土复合体强度与素土强度的对比分析。做根土复合体强度试验、素土强度试验、干湿循环动三轴试验及电镜扫描，研究岩土体水致劣化视角下根土复合体剪切破坏时根土相互作用机制，包括根系处于拉伸状态时根土复合体的强度参数、根系被拉断时抗拉强度与断面面积的关联、根系被拔出时根系与土体间的摩擦关联、根系处于滑动状态时根系抗拉强度的动员机制、素土强度特征及影响因素，探讨根系固土机理。同时，对各试样试验数据做优化研究，形成根土复合体试样室内强度试验数据优化处理方法。

（3）量化根系固土能力模型的构建与验证。通过对植物根系固土强度及固土机理的研究，从岩土体水致劣化视角构建量化植物根系固土能力的实用模型。从两个方面对构建的模型进行验证：一是已有根系固土模型（包括理论模型与数值模型）；二是室内土工试验。

1.4.2　研究目标与方法

植物根系固土机理是治理堆积体土壤侵蚀、防治水土流失需要研究的重要问题。本书依托研究区地质灾害详查与研究项目，选定植物边坡研究样地，综合利用资料收集、现场原位测试、室内土工试验、理论分析、数值模拟等方法，从草本植物根系形态、根系特征参数、根系力学加筋与含根土体水力特性、含根土体强度等方面研究植物根系加固边坡的作用机理。

1．研究目标

将实践中广泛采用且经济方便的室内土工试验方法应用于顾及根系形态特征参数的根土复合体强度研究中，探索植物根系固土试验数据的优化处理方法，获取能够动态量化植物根系固土能力的理论模型，助推植物根系固土理论科学化、实用化，进而助推堆积体土壤侵蚀问题向生态宜居的境地转化。

2．研究方法

（1）文献收集。围绕研究主题，大量收集、阅读、总结与国内外生态宜居城乡建设有关的理论，尽可能多地学习关于本书研究的理论方法，为论著开展提供依据和参考。

（2）学科交叉。生态宜居视角的堆积体土壤侵蚀防治方法研究应结合城乡规划学、景观生态学、城乡生态学、岩土工程等多学科知识，系统分析、探索土壤侵蚀防治方法。

（3）实地调研。挑选研究区堆积体土壤侵蚀点进行实地调研，通过实地调研考察，获取相关数据资料，为科学的土壤侵蚀防治技术方法提供有力支撑。

（4）案例分析总结。以研究区典型的滑坡、崩塌点为重点研究对象，分析评价土壤侵蚀问题；以石灰岩矿山土壤侵蚀为例，研究生态宜居视角的土壤侵蚀防治方法。

（5）实验手段。采用干湿循环的土样动三轴试验及扫描电镜试验研究岩土体的水致劣化与根土复合体相互作用机理，应用数字化扫描仪及根系图像分析软件分析根系形态特征，应用WZL-300纸张拉力仪、TGH-2B万能试验机、激光位移传感器测量根系强度，通过应变控制式直剪试验系统研究素土及根土复合体剪应变—剪应力关系，采用双环入渗试验及室内体积压力板仪分析根土复合体水力特征。

本书综合运用上述研究方法，核心是以根系固土理论和岩土体水致劣化创新思想为指导，将根系形态特征与土体水力特征相结合、根系抗拉强度与土体强度相结合、样地野外调查与室内测试分析相结合、定积分元素法与根土复合体应变—应力状态相结合，同时考虑时间因素，总结植物根系固土规律，探索构建实用的、能够量化植物根系固土能力的理论模型，进而形成生态宜居视角的土壤侵蚀防治技术方法。