Wpływ korzeni grabu na wytrzymałość gruntu na ścinanie

• Autorzy: Zydron T.

Warianty tytułu

EN

The influence of hornbeam roots on shear strength of soil

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań parametrów wytrzymałościowych korzeni grabu (Carpinus betulus L.) pobranych z jednego ze zboczy z okolic Ciężkowic (Pogórze Ciężkowickie). W ramach badań prze-prowadzono badania wytrzymałości na rozciąganie, dokonano pomiaru względnej powierzchni korzeni w gruncie oraz przeprowadzono badania wytrzymałości na ścinanie gruntu oraz gruntu zbrojonego korzeniami. Badania wytrzymałości na rozciąganie przeprowadzono w zrywarka produkcji firmy Hounsfield H50KS na próbkach o długości 0,1 m stosując prędkość odkształceń 10 mm.min-1. Badania wytrzymałości na ścina-nie przeprowadzono w aparacie bezpośredniego ścinania o wymiarach skrzynki 120 x 120 mm na próbkach gruntu oraz gruntu zbrojonego 6 oraz 10 korzeniami grabu. Wyniki badań wytrzymałości na rozciąganie oraz ich analiza wykazały, że korzenie grabu charakteryzują się wysoką wytrzymałością na rozciąganie w porównaniu do innych gatunków drzew. Pomiary względnej powierzchni korzeni w gruncie wykazały, że największe zagęszczenie korzeni występuje w przypowierzchniowej warstwie gruntu sięgającej do ok. 0,3 m ppt., a na głębokości 1,0 m ppt. występują pojedyncze korzenie. Udział korzeni w profilu gruntowym wyniósł ok. 0,4 %, co stanowi niską wartość w stosunku wyników badań tego typu systemu korzeniowego. Wyniki badań wytrzymałości na ścinanie wykazały, że wraz ze wzrostem względnej powierzchni korzeni w gruncie następuje zwiększenie jego wytrzymałości na ścinanie, przy czym wzrost ten jest spowodowany znaczącą zmianą spójności. Przy warto­ściach względnej powierzchni korzeni w gruncie w zakresie 0,11–0,26% uzyskano przyrost wytrzymałości gruntu na ścinanie od 2,7 do 8,6 kPa.

EN

Results of mechanical parameters of hornbeam (Carpinus betulus L.) originated from slope near Ciężkowice (Pogórze Ciężkowickie Mts.) are presented in the paper. In the frame of research were performed ten­sile force tests, were determined root area ratio within soil profile and shear strength tests of soil and reinforced soil were done. Tensile strength tests were carried out in the tensile testing machine manufactured by Hounsfield H50KS on samples with a length of 0.1 m using a strain speed of 10 mm per minute. Shear strength tests were performed in a direct shear box with measurements 120 x 120 mm for soil samples and soil reinforced by 6 and 10 roots of hornbeam. Results of tensile tests and their analysis revealed that hornbeam roots are very strong in compari­son to some species of plants. Root area ration measurements show that the highest density of roots was observed in the upper superficial layer of soil profile (at the depth of 0,3 m below terrain level) and at the depth 1,0 m below terrain level were observed individual roots. Maxi­mum value of root area ratio was equal to 0,6% and it was smaller in comparison to tests results obtained for this species cited in literature. Results of shear strength tests revealed that the increase of root area ra­tio within soil influenced on the increase of shear strength of soil, which was related mainly to the change of cohesion. The shear strength tests showed that at the root area ratio in the range 0,11-0,26% the increase of shear strength of soil due to root reinforcement was from 2,7 to 8,6 kPa.

Słowa kluczowe

PL

Pogorze Ciezkowickie; zbocza; grunty; wytrzymalosc na scinanie; zbrojenie gruntu; korzenie; wytrzymalosc na rozciaganie; drzewa; grab; Carpinus betulus

• Wydawca: -
• Czasopismo: Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
• Rocznik: 2014
• Numer: I/1
• Opis fizyczny: s.21-33,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Zydron T.

• Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, Al.Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Abdi E., Majnounian B., Rahimi H., Zobeiri M. (2009). Distribution and tensile strength of Hornbeam (Carpinus betulus) roots growing on slopes of Caspian Forests, Iran. Journal of Forestry Research, 20(2), 105-110.
• Abdi E., Majnounian B., Genet M., Rahimi H. (2010). Quantyfying the effects of root reinforcement of Persian Ironwood (Parrotia Persica) on slope stability; a case study: Hillslope of Hyrcanian forests, northern Iran. Ecological Engineering, 36, 409-1416.
• Adhikari A.R., Gautam M.R., Yu Z., Imada S., Acharya K. (2013). Estimation of root cohesion for desert shrub species in the Lower Colorado riparian ecosystem and its potential for streambank stabilization. Ecological Engineering, 51, 33-44.
• Bischetti G.B. Chiaradia E.A., 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 and Soil, 278,11-22.
• 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, 227-235.
• Docker B.B., Hubble T.V.T. (2008). Quantifying root-reinforcement of river bank soils by four Australian tree species. Geomorphology, 100: 401-418.
• Gray D.H., Ohashi H. (1983). Mechanics of fiber reinforcement in sand. Journal of Geotechnical Engineering, 109, 3: 355-353.
• Donat M. (1995). Bioengineering Techniques for Streambank Restoration. A Review of Central European Practices. Watershed Restoration Project Report No. 2, British Columbia, ss 86.
• Genet A., Stokes A., Salin F., Mickovski S.B., Fourcaud T., Dumail J-F., van Beek R. (2005). The influence of cellulose content on tensile strength in the tree roots. Plant and Soil, 278: 1-9.
• Genet A., Stokes A., Fourcaud T., Norris J.E. (2010). The influence of plant diversity on slope stability in a moist evergreen deciduous forest. Ecological Enineering, 36, 265-275.
• Jaworski A. (1995). Charakterystyka hodowlana drzew leśnych. Gurtenberg, Kraków.
• Mao Z., Saint-Andre L., Genet M., Mine F-X., Jourdan Ch., Rey H., Courbaud B., Stokes A. (2012). Engineering ecological protection against landslides in diverse mountain forests: Chosing cohesion models. Ecological Engineering, 45, 55-69.
• Mattia Ch., Bischetti G.B., Gentile F. (2005). Biotechnical characteristics of root systems of typical Mediterranean species. Plant and Soil, 278, 23–32.
• Pollen N. (2007). Temporal and spatial variability in root reinforcement of streambanks: Accounting for soil shear strength and moisture. Catena, 69: 197-205
• Preti F., Giadrossich F. (2009). Root reinforcement and slope bioengineering stabilization by Spanish Broom (Spartium junceam L.). Hydrology and Earth System Sciences, 13: 1713-1726.
• Sonnenberg R., Bransby M.F., Hallett P.D., Bengough A.G., Mickovski S.B., Davies M.C.R. (2010). Centrifuge modeling of soil slopes reinforced with vegetation. Canadian Geotechnical Journal, 47. 1415-1430.
• Tomanek J. (1997). Botanika leśna. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne
• Waldron, L.J. (1977). The shear resistance of root-permeated homogeneous and stratified soil. Journal of the Soil Science Society of America 41, 843–849.
• Wu, T.H., McKinnell III W.P., Swanston, D.N., (1979). Strength of tree roots and landslides on Prince of Wales Island, Alaska. Canadian Geotechnical Journal 16, 19–33.
• Zydroń T., Borusiński D. (2013). Wytrzymałość na ścinanie gruntu zbrojonego korzeniami roślin. Acta Scientiarum Polonorum, Formatio Circumiectus, 12(1), 147-156.

Identyfikatory

DOI

10.14597/infraeco.2014.1.1.002