《Transportation Geotechnics》：Dual-layer stabilization system for loess slopes with performance evaluation and parameter optimization
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•功能解耦平衡了稳定性与植被恢复。•土水比决定了植被的定殖。•过量生物聚合物提升了侵蚀控制效果，但抑制了种子萌发。•双层设计增强了水力学-力学性能。•现场验证证明了黄土边坡保护的有效性。引言随着中国西部交通运输基础设施的快速发展，大规模公路边坡建设日益加剧，导致天然山坡大面积
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功能解耦平衡了稳定性与植被恢复。
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土水比决定了植被的定殖。
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过量生物聚合物提升了侵蚀控制效果，但抑制了种子萌发。
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双层设计增强了水力学-力学性能。
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现场验证证明了黄土边坡保护的有效性。
引言
随着中国西部交通运输基础设施的快速发展，大规模公路边坡建设日益加剧，导致天然山坡大面积扰动，并引发相应的环境与地貌响应[1]、[2]、[3]。黄土具有亚稳结构[4]、[5]、高粉砂含量[6]以及强烈渗水敏感性[7]等特征，在工程扰动下极易受到降雨侵蚀、浅层破坏及渐进性边坡退化的影响[8]。这些过程不仅威胁基础设施的稳定性，还加速了脆弱干旱环境中土壤流失和植被退化[9]、[10]。
生态护坡旨在实现长期力学稳定性和可持续植被定殖[11]、[12]。然而，这两个目标之间存在根本性冲突。高强度加固可改善抗剪强度和侵蚀控制，但不可避免地降低了孔隙连通性和水气交换能力，从而抑制植被生长[13]、[14]。反之，松散结构的生态基质为植被生长提供了有利条件，但通常对降雨入渗、地表侵蚀和浅层破坏的抵抗能力不足[15]。因此，在黄土边坡工程中实现力学加固与生态恢复之间的平衡仍是一项重大挑战。
近年来，生物辅助土壤改良技术，特别是生物聚合物-纤维改良土，作为一种可持续替代传统加固方法的途径，受到越来越多的关注[16]、[17]、[18]。以往研究表明，生物聚合物和纤维可以改善土壤团聚、增强抗侵蚀能力并改变孔隙结构。然而，现有研究主要集中在优化材料组成和改善力学性能方面，而材料空间构型对边坡水力学-力学-生态耦合行为的影响仍知之甚少[19]、[20]、[21]、[22]。特别是初始含水率[23]、生物聚合物掺量[24]和纤维含量的变化可能会显著改变孔隙结构演化[25]、水分再分配以及种子-土壤相互作用动力学，从而以非线性方式影响植被定殖和边坡稳定性[26]、[27]。尽管如此，如何将这些材料参数整合到功能性护坡策略中仍然不明确。
此外，目前大多数生物聚合物-纤维生态护坡方案采用均质单层结构，试图在同一材料体系内实现力学加固和生态调节[28]。然而，边坡系统的功能需求具有固有的空间异质性。坡体底部主要需要力学加固和抗侵蚀能力，而坡面表层则需要有利的水分调节、气体交换和植被定殖条件[29]、[30]。因此，均一的护坡层往往导致结构性能与生态功能之间的妥协，造成短期稳定但缺乏长期生态可持续性[31]、[32]、[33]。尽管分层或复合护坡概念近期已被探索，但基于不同坡段力学、水文学和生态功能协同调节的系统性设计框架仍然缺乏[34]、[35]。
为克服上述局限，本研究提出了一种基于功能解耦概念的双层生态护坡系统，由基底保护层和表层植被恢复层组成。该系统采用空间分异的功能层，以实现边坡稳定性与生态恢复的协同优化。具体而言，基底保护层主要设计用于增强土壤力学性能和抗侵蚀能力，而表层植被恢复层则着重改善保水性、气体交换和植被生长条件。通过实验室试验、物理模型试验和现场监测相结合的方法，研究了材料参数和结构构型对黄土边坡力学响应、水分迁移行为和植被恢复过程的影响。分析了双层护坡系统内部力学稳定性与生态功能之间的相互作用，并建立了工程应用优化框架。研究结果为干旱和半干旱地区黄土边坡生态保护提供了理论见解和技术支持。
章节摘要
材料
本研究所用黄土采集于中国陕西省西安-延安铁路京山隧道出口的边坡，采样深度为3.5～5 m。研究区位于黄土高原中部，广泛分布着晚更新世马兰黄土。该地区降雨具有高度季节性，地表侵蚀和降雨入渗过程显著，使其成为研究水力学响应的代表性区域。
拌合方法对强度特性的影响
图6展示了剪应力-位移曲线（例如在200 kPa条件下）。所有试件均表现出典型的应变硬化行为，且未出现峰值后软化现象。这证实了纤维-土壤多点支撑系统能有效阻止裂缝扩展并防止剪切带贯通。
如图7所示，完全干拌法（方法Ⅰ）产生的抗剪强度最高，而完全湿拌法（方法Ⅳ）产生的强度最低。两种方法之间的强度差异为
工程背景
为验证实验室研究成果的工程适用性，在中国西安-延安铁路京山隧道出口侧的黄土边坡上进行了一项现场试验。该边坡高17 m，坡度为55°，总处理面积约为2200 m2。采用双层生态护坡系统进行边坡加固，该系统由基底保护层和表层植被层组成。施工参数为
结论
本研究采用将实验室试验、物理模型试验和现场应用相结合的综合研究框架，提出并验证了一种由基底保护层和表层植被恢复层组成的双层生态护坡系统，用于黄土边坡。系统研究了关键施工参数对护坡系统力学性能和生态功能的影响，并探究了控制其
CRediT作者贡献声明
严菲菲：撰写——原稿撰写，形式化分析。闫昌根：撰写——审阅与编辑，资源获取。兰亨行：项目监督。包涵：方法论设计。石雨灵：数据整理。陈伟：调查研究。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究受到国家自然科学基金（项目编号42077265和41927806）以及甘肃省科技计划项目（联合研究基金项目，项目编号25JRRM119）的资助。我们衷心感谢审稿人付出的宝贵时间和提出的建设性意见。
严菲菲|闫昌根|兰亨行|包涵|石雨灵|陈伟
