本研究以半干旱矿区小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)、北沙柳(Salix psammophila)和中国沙棘(Hippophae rhamnoides L.)为研究对象,利用TY8000伺服式强力机测定3种灌木1～5mm径级直根和含侧根分支处根段的变形特征和破坏特征,充实了灌木根系固土力学机制,为采煤塌陷区植被恢复建设提供了重要的理论依据,主要研究结果如下:(1)在单次荷载作用下,小叶锦鸡儿、北沙柳1～5mm径级直根段的平均抗拉剪组合强度均大于平均抗拉强度(46.39＞39.96MPa、23.55＞17.86MPa),含侧根分支处根段亦然(34.70＞29.86MPa、14.16＞11.43MPa);而沙棘直根段和含侧根分支处根段的平均抗拉剪组合强度均小于平均抗拉强度(9.83＜12.43MPa、8.18＜8.90MPa),即小叶锦鸡儿、北沙柳根系的易损荷载类型为轴向拉力,沙棘根系的易损荷载为拉剪组合力。(2)3种灌木试验根的平均抗拉强度均表现为:相邻上级直根>相邻下级直根>含侧根分支处根段(小叶锦鸡儿:40.63＞38.40＞28.77MPa;北沙柳:17.36＞16.84>11.53MPa;中国沙棘:11.85＞11.44＞8.77MPa),平均抗拉剪组合强度亦然(小叶锦鸡儿:45.34>44.97>38.31MPa;北沙柳:23.06＞21.28＞15.13MPa;中国沙棘:9.52＞8.81＞8.05MPa),即3种灌木根系易损部位均为侧根分支处。(3)小叶锦鸡儿、北沙柳和中国沙棘1～5mm径级直根段和含侧根分支处根段的抗拉力和抗拉剪组合力均随根径增长而增大,抗拉强度和抗拉剪组合强度均随根径增长而减小,3种灌木根系的抗拉力、抗拉强度、抗拉剪组合力、抗拉剪组合强度种间差异显著,均表现为小叶锦鸡儿>北沙柳>中国沙棘。(4)3种灌木1～4mm径级直根段和含侧根分支处根段在反复加-卸轴向拉力和径向拉剪组合力的力～位移曲线均表现出弹塑性特征。(5)在1～4mm根径范围内,相同的加载速度下,3种灌木直根和含侧根分支处根段对反复加-卸荷载的平均加载次数、平均伸长率总体上随径级的增大而增大,但小叶锦鸡儿直根反之,小叶锦鸡儿较细直根(1～2mm)对反复加-卸载轴向拉力的承受能力更强,2～3mm直根对反复加-卸载径向拉剪组合力的承受能力更强。同径级下,3种灌木直根的平均加载次数、平均伸长率总体上大于含侧根分支处根段。(6)3种灌木1～5mm径级根系在单次荷载作用下的本构曲线类型有上凸型、波动型、多峰型、直线型和下凹型。其中上凸型曲线和波动型曲线是主要变形类型。