Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu Thực nghiệm về Độ Bền Kéo của Rễ để Ổn định Đường Dốc
Tóm tắt
Các phương pháp bioengineering cung cấp những cách tiết kiệm chi phí để bảo vệ các sườn dốc chống lại sự xói mòn bề mặt và các chuyển động khối nông. Thực tế, cây cối là một phương pháp xuất sắc để kiểm soát sự xói mòn và sự mất ổn định của các sườn dốc. Cây cối đóng vai trò hoạt động cả ở bề mặt, bảo vệ và giữ các hạt đất, và ở các tầng sâu hơn, giảm áp suất lỗ rỗng và tăng cường độ bền cắt của đất. Việc sử dụng cây cối đặc biệt phù hợp khi cần biện pháp bảo tồn đất. Trong bài báo này, một loạt các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm được mô tả, cùng với các thiết bị được sử dụng, để hiểu rõ hơn về tác động của rễ cây đối với độ bền cắt của đất và ổn định đường dốc. Hai loài thực vật Địa Trung Hải, như Asparagus acutifolius và Spartium junceum, đã được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Hơn 170 thử nghiệm kéo đã được thực hiện trên các mẫu khô và bão hòa. Để đánh giá ảnh hưởng của độ ẩm của đất, nhiều rễ cũng đã được thử nghiệm ở các tỷ lệ bão hòa khác nhau. Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cũng bao gồm các thử nghiệm cắt trực tiếp trên các mẫu có rễ gia cố và không gia cố. Sự so sánh giữa các mẫu gia cố và không gia cố xác nhận sự đóng góp của rễ trong việc cải thiện độ bền của đất.
Từ khóa
#bioengineering #xói mòn #ổn định sườn dốc #độ bền cắt #rễ cây #thực vật Địa Trung Hải #thử nghiệm trong phòng thí nghiệmTài liệu tham khảo
Bischetti GB (2000) Quantificazione dell’effetto dell’apparato radicale sulla stabilità dei versanti. Riv Ing Agrar 2:70–81
Cazzuffi D, Cardile G, Gioffrè D (2014) Geosynthetic engineering and vegetation growth in soil reinforcement applications. Transp Infrastruct Geotechnol 1(3–4):262–300
Gray DH, Leiser AT (1989) Biotechnical slope protection and erosion control. Krieger, Malabar
Gray DH, Sotir RB (1996) Biotechnical and soil bioengineering slope stabilization. J. Wiley and Sons Inc., New York, USA
Lawrance CJ, Rickson RJ, Clark JE (1996) The effect of grass roots on the shear strength of colluvial soils in Nepal. Advances in hillslope processes. Wiley, Chichester, pp 857–868
Mattia C, Bischetti GB, Gentile F (2005) Biotechnical characteristics of root systems of typical Mediterranean species. Plant Soil 278(1–2):23–32
Noorasyikin MN, Zainab M (2016) A tensile strength of Bermuda grass and Vetiver grass in terms of root reinforcement ability toward soil slope stabilization. In: IOP conference series: materials science and engineering, vol 136, no. 1. IOP Publishing, p 012029
Wang K, Lee C (1998) Brief mechanical analysis of bioengineering techniques for slope protection. Chin J Rock Mechan Eng 17(6):687–691
Wu TH (1976) Investigation on landslides on Prince of Walles Island, Alaska Geotech. Rpt. No 5, Dpt. Of Civil Eng., Ohio State Univ., Columbus OH
Wu TH (2013) Root reinforcement of soil: review of analytical models, test results, and applications to design. Can Geotech J 50(3):259–274
Schwarz M, Giadrossich F, Cohen D (2013) Modeling root reinforcement using a root-failure Weibull survival function. Hydrol Earth Syst Sci 17(11):4367–4377
Schwarz M, Rist A, Cohen D, Giadrossich F, Egorov P, Büttner D, Stolz M, Thormann JJ (2015) Root reinforcement of soils under compression. J Geophys Res Earth Surf 120(10):2103–2120
Chen L, Wang P, Yang Y, He J (2014) Constitutive model of single root system’s resistance to tensile stress-taking Pinus tabulaeformis, Betula platyphylla, Quercus mongolica and Larix gmelinii as experimental objects. PLoS ONE 9(4):e93066
Cazzuffi D, Corneo A, Crippa E (2006) Slope stabilisation by perennial “gramineae” in southern Italy: plant growth and temporal performance. Geotech Geol Eng 24(3):429–447
Mickovski SB, Bengough AG, Bransby MF, Davies MCR, Hallett PD, Sonnenberg R (2007) Material stiffness, branching pattern and soil matric potential affect the pullout resistance of model root systems. Eur J Soil Sci 58(6):1471–1481
Comino E, Druetta A (2009) In situ shear tests of soil samples with grass roots in Alpine environment. Am J Environ Sci 5(4):475
Docker BB, Hubble TCT (2008) Quantifying root-reinforcement of river bank soils by four Australian tree species. Geomorphology 100(3–4):401–418
Bovolenta R, Mazzuoli M, Berardi R (2018) Soil bio-engineering techniques to protect slopes and prevent shallow landslides. Ital Geotech J 52(3):44–65
Khalilnejad A, Ali FH, Osman N (2012) Contribution of the root to slope stability. Geotech Geol Eng 30(2):277–288
Mickovski SB, van Beek LPH (2018) Test data from pullout experiments on vetiver grass (Vetiveria zizanioides) grown in semi-arid climate. Data Brief 17:463–468
Comino E, Marengo P (2010) Root tensile strength of three shrub species: Rosa canina, Cotoneaster dammeri and Juniperus horizontalis: soil reinforcement estimation by laboratory tests. Catena 82(3):227–235
Bischetti GB, Chiaradia EA, Epis T, Morlotti E (2009) Root cohesion of forest species in the Italian Alps. Plant Soil 324(1–2):71–89
Chiaradia EA, Vergani C, Bischetti GB (2016) Evaluation of the effects of three European forest types on slope stability by field and probabilistic analyses and their implications for forest management. For Ecol Manag 370:114–129
Comino E, Marengo P, Rolli V (2010) Root reinforcement effect of different grass species: a comparison between experimental and models results. Soil Tillage Res 110(1):60–68
Federica G, Chiara V, Rodolfo G, Anne B, Pierre C, Sandra C, Chiaradia EA (2017) Root characteristics of herbaceous species for topsoil stabilization in restoration projects. Land Degrad Dev 28(7):2074–2085
Operstein V, Frydman S (2000) The influence of vegetation on soil strength. Proc Inst Civ Eng Ground Improv 4(2):81–89
Zhang C-B et al (2010) Triaxial compression test of soil–root composites to evaluate influence of roots on soil shear strength. Ecol Eng 36(1):19–26
Bischetti GB, Chiaradia EA, Simonato T, Speziali B, Vitali B, Vullo P, Zocco A (2005) Root strength and root area ratio of forest species in Lombardy (Northern Italy). Plant Soil 278:11. https://doi.org/10.1007/s11104-005-0605-4
Bischetti GB, Chiaradia EA, D’agostino V, Simonato T (2010) Quantifying the effect of brush layering on slope stability. Ecol Eng 36(3):258–264
Genet M, Stokes A, Salin F, Mickovski SB, Fourcaud T, Dumail JF, Van Beek R (2005) The influence of cellulose content on tensile strength in tree roots. Plant Soil 278(1–2):1–9
Cohen D, Schwarz M (2017) Tree-root control of shallow landslides. Earth Surf Dyn 5(3):451
Kokutse NK, Temgoua AGT, Kavazović Z (2016) Slope stability and vegetation: conceptual and numerical investigation of mechanical effects. Ecol Eng 86:146–153
Yang Y, Chen L, Li N, Zhang Q (2016) Effect of root moisture content and diameter on root tensile properties. PLoS ONE. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0151791
Mickovski SB, Stokes A, Van Beek R, Ghestem M, Fourcaud T (2011) Simulation of direct shear tests on rooted and non-rooted soil using finite element analysis. Ecol Eng 37(10):1523–1532
Waldron LJ (1977) The shear stress resistance of root-permeated homogeneous and stratified soil. Soil Sci Soc Am Proc 41:843–849
Capilleri PP, Motta E, Raciti E (2016) Experimental study on native plant root tensile strength for slope stabilization. In: VI Italian conference of researchers in geotechnical engineering—geotechnical engineering in multidisciplinary research: from microscale to regional scale, CNRIG Bologna, 2016 22–23 September
Wu TH, McKinnell WP III, Swanston DN (1979) Strength of tree roots and landslides on Prince of Wales Island, Alaska. Can Geotech J 16(1):19–33
Capilleri PP, Motta E, Raciti E, Todaro M (2017) Evaluation of root tensile strength of some Mediterranean plant species for slope stabilization. Ital Geotech J 51(1):60–68
Giadrossich F, Schwarz M, Cohen D, Cislaghi A, Vergani C, Hubble T, Stokes A (2017) Methods to measure the mechanical behaviour of tree roots: a review. Ecol Eng 109:256–271