Studio sul sistema radicale del Cynodon dactylon che colpisce il secco

Jun 05, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13052 (2023) Citare questo articolo

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Il terreno espansivo mostra notevoli caratteristiche di espansione dell’assorbimento d’acqua e di ritiro dovuto alla perdita d’acqua, rendendolo suscettibile alla fessurazione in ambienti naturali alternati secco-umido. La generazione e lo sviluppo di crepe nel terreno espansivo può provocare incidenti ingegneristici catastrofici come le frane. La protezione della vegetazione è un approccio importante per stabilizzare estesi pendii del suolo e soddisfare i requisiti di protezione ecologica. In questo studio, attraverso esperimenti indoor e metodi di analisi teorica, sono stati analizzati gli effetti delle radici di Cynodon dactylon sullo sviluppo di crepe e sulla resistenza al taglio di terreni espansivi sottoposti a cicli secco-umido, e la relazione tra lo sviluppo di crepe e il decadimento della resistenza al taglio nelle radici. È stato esplorato un terreno espansivo drogato. Inoltre, è stato chiarito il meccanismo d'azione del sistema radicale vegetativo. I risultati mostrano che il sistema radicale del Cynodon dactylon esercita un significativo effetto inibitorio sullo sviluppo di crepe nel terreno espansivo. Gli indici di fessurazione del terreno espansivo drogato con radici mostrano caratteristiche di fase significative durante il processo dei cicli secco-umido. L’effetto di blocco delle crepe e di rinforzo del sistema radicale diventa pronunciato quando il rapporto di massa radice/suolo aumenta e il diametro della radice diminuisce. Inoltre, il processo di sviluppo di crepe nei terreni espansivi è accompagnato da una diminuzione della resistenza al taglio del suolo. La relazione quantitativa tra lo sviluppo delle cricche e il decadimento della resistenza al taglio può servire come base per prevedere la stabilità del terreno in pendenza. Nel complesso, i risultati evidenziano il potenziale degli approcci basati sulla vegetazione nella protezione dei pendii con suoli estesi e hanno implicazioni pratiche per la protezione ecologica e la progettazione ingegneristica in aree con suoli estesi.

Il terreno espansivo è un'argilla altamente plastica con caratteristiche di fessurazione, espansione e contrazione e super consolidamento. A causa della ricchezza di minerali idrofili come la montmorillonite, il cambiamento nel contenuto di acqua causerà una significativa espansione umida e una deformazione con contrazione secca del suolo, che porterà alla generazione di crepe1,2. I cicli ripetitivi di precipitazioni ed evaporazione aggravano ulteriormente il processo di cracking, deteriorando la struttura complessiva del suolo. Di conseguenza, la resistenza del terreno espansivo è compromessa, ponendo varie sfide geotecniche come frane sui pendii e crepe sulle strade3,4,5. La conservazione della stabilità a lungo termine nei pendii estesi del suolo è emersa come una preoccupazione fondamentale nel campo dell’ingegneria, necessitando di soluzioni efficaci per affrontare questo problema.

Gli studiosi sia nazionali che internazionali hanno accumulato una significativa esperienza nel rinforzo di estesi pendii del suolo attraverso un'ampia esplorazione pratica. Varie misure di protezione rigide e flessibili sono state attivamente adottate nella pratica ingegneristica per mitigare i rischi associati alle pendenze espansive del suolo6,7,8,9. Tuttavia, la durabilità e l’efficienza economica dei metodi tradizionali di supporto non sono state ottimali, spingendo i ricercatori a esplorare approcci alternativi come l’incorporazione di fibre10,11,12, calce13,14,15 e ceneri volanti16,17 nel terreno.

Negli ultimi anni si è registrato un crescente interesse per i vantaggi tecnici ed economici, nonché per i benefici ecologici, derivanti dall’utilizzo di metodi ecologici di protezione dei pendii. Il concetto di “trattare l’espansione con flessibilità e protezione verde” è emerso come un nuovo approccio alla gestione espansiva della protezione del suolo5,18. Questi studi hanno dimostrato l’effetto di rinforzo e il potenziale di ripristino ecologico delle misure di protezione ambientale sull’ingegneria dei pendii19, e hanno sottolineato la stretta relazione tra il sistema radicale e le crepe del terreno20,21,22,23,24, nonché la forte correlazione tra la crescita delle radici caratteristiche e stabilità dei pendii25,26. Tuttavia, nonostante questi risultati significativi, l’influenza delle radici della vegetazione sullo sviluppo di crepe espansive del suolo non è stata completamente affrontata nella letteratura esistente, e manca una discussione sull’impatto delle caratteristiche di crescita delle radici sullo sviluppo di crepe espansive del suolo. .