Canadian Geotechnical Journal – 06/06/2020

Influence of grass roots on shear strength of pyroclastic soils

“Vito Foresta, Vittoria Capobianco, and Leonardo Cascini”

Fonte: https://cdnsciencepub.com/doi/full/10.1139/cgj-2019-0142

Abstract:

This paper investigates the effects of indigenous vegetation on the shear strength of loose pyroclastic soils of the Campania region (southern Italy); these soils are frequently affected by shallow landslides 1–2 m deep that experience static liquefaction during the post-failure stage. Perennial graminae grasses were seeded in a one-dimensional column 2 m high and filled by pyroclastic soils, allowing the root to grow under atmospheric conditions. A noninvasive sampling procedure was adopted to take the vegetated soil samples, in which the roots were in their natural geometrical distribution. For each rooted sample, the root biomass, RM, was measured and the root volume density, RVD, was calculated. Isotropic consolidated triaxial tests in both drained and undrained conditions were performed on the rooted specimens, as well as on bare specimens as a control. The obtained results showed that the roots generally provided an increment to the soil strength. In drained conditions a reduction in the volumetric deformation was observed, which, under undrained conditions, was reflected in a general reduction of the excess pore-water pressures with a possible inhibition of the static liquefaction occurrence. This study highlights the potential role of grass roots as bio-engineering practice for stabilizing shallow covers of pyroclastic soils.

Résumé :

Cet article étudie les effets de la végétation indigène sur la résistance au cisaillement des sols pyroclastiques meubles de la région de Campanie (Italie du sud); ces sols sont souvent affectés par des glissements de terrain peu profonds de 1 à 2 m de profondeur qui subissent une liquéfaction statique au stade post-rupture. Des graminées vivaces ont été semées dans une colonne unidimensionnelle de 2 m de haut et remplies par des sols pyroclastiques, permettant à la racine de pousser dans des conditions atmosphériques. Une procédure d’échantillonnage non invasive a été adoptée pour prélever les échantillons de sol végétalisés, dans lesquels les racines étaient dans leur distribution géométrique naturelle. Pour chaque échantillon racinaire, on a mesuré la biomasse racinaire, RM, et calculé la densité volumique racinaire, RVD. Des essais triaxiaux consolidés isotropes dans des conditions drainées et non drainées ont été effectués sur les échantillons racinés, ainsi que sur des échantillons nus comme témoins. Les résultats obtenus ont montré que les racines augmentaient généralement la résistance du sol. En conditions drainées, on a observé une réduction de la déformation volumétrique qui, dans des conditions non drainées, s’est traduite par une réduction générale de la surpression de l’eau interstitielle et une inhibition possible de la liquéfaction statique. Cette étude met en évidence le rôle potentiel de la base comme pratique de bio-ingénierie pour stabiliser les couvertures peu profondes des sols pyroclastiques.

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