生態岩土學

生態岩土學（Eco-geotechnics） 是一門新興的交叉學科，它綜合了土力學、岩石力學、土壤學、環境科學、生態學、植物學和大氣科學等學科的知識，研究生物相關有機質（如植物、真菌、細菌等）與岩土體等無機材料界面之間的相互作用及其作用機理.

基本介紹

• 中文名：生態岩土學
• 外文名：Eco-geotechnics 
• 類型：跨專業學科

簡介介紹

生態岩土學（Eco-geotechnics）是一門新興的交叉學科，它綜合了土力學、岩石力學、土壤學、環境科學、生態學、植物學和大氣科學等學科的知識，研究生物相關有機質（如植物、真菌、細菌等）與岩土體等無機材料界面之間的相互作用及其作用機理。生態岩土工程（Eco-geotechnical Engineering）採用生態岩土學的理論、技術與方法，促進生物相關有機質與岩土體（工程）的互利共存，既能改善生態系統和景觀，又能滿足工程安全和服役性能的要求，實現生態效益和工程建設協調發展。生態岩土學的建立符合國家“十四五”期間提出的“加強生態文明建設”和“推動綠色發展，促進人與自然和諧共生”的思想，與國家發展戰略和區域經濟社會發展需求高度契合，有利於實現綠色發展、循環發展和碳中和發展的目標。

當前在生態岩土工程（Eco-geotechnical Engineering）領域研究的知名學者包括英國皇家工程院院士、香港科技大學吳宏偉(Charles W. W. Ng)教授，英國皇家工程院院士、英國牛津大學Sarah M. Springman教授，英國皇家工程院院士、英國南安普頓大學William Powrie教授，澳大利亞技術科學與工程院院士、澳大利亞悉尼科技大學Buddhima Indraratna教授等。其中吳宏偉教授2017年以《大氣-植被-土體相互作用: 理論與機理》為題主講了黃文熙講座（圖1）；編寫了全球首部生態岩土工程專著《Plant-soil Slope Interaction》（圖2），被Taylor & Francis評為年度工程類傑出專著前3名。

圖1 黃文熙講座論文封面 圖2 《Plant-soil Slope Interaction》封面

參考資料

作用機理

植物的力學加筋作用

當土體受到剪下力時,剪下應力通過根的表面摩擦力而轉化為對根的拉力。由於植物根系的抗拉性, 土體的總體強度得到了有效的加強。不同類型植被加固土體的機理有所不同。例如，草本植物根系直徑一般小於1mm, 根系深度為0.75-1.5m, 絕大部分根系分布在地表0.3 m 的土層內。這些淺層植物根系與土壤組成三維網狀結構體, 形成加筋複合體保護層, 將土壤顆粒固定起來, 減小地表土壤侵蝕。灌木的主根可深達地下2米以上, 對0.75-1.5m 處的土壤有明顯的加強作用, 深根性灌木的錨固作用可以影響到地下更深的岩土層。木本植物的垂直根係為深根, 主根粗壯, 扎入土層較深, 其影響深度可達到3-5m。當垂直深根穿過邊坡的軟弱面或者滑動面, 主根的作用相當於錨桿或者抗滑樁。植物根系的加筋效果與根的極限抗拉強度及其發揮程度有關。研究表明真菌能顯著提高植物根系的極限抗拉強度, 加強植物的力學加筋作用。