شماره ركورد
34432
پديد آورنده
مسعود ابراهيمي درخشان
عنوان
بررسي تاثير ريشه گياه ناندينا بر مقاومت برشي خاك
مقطع تحصيلي
ارشد
رشته تحصيلي
ژئوتكنيك زيست محيطي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/06/29
استاد راهنما
دكتر حميدرضا رازقي و دكتر جابر ممقانيان
استاد مشاور
ندارد
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
برهمكنش بين ريشههاي گياه و خاك نقش مهمي در افزايش مقاومت برشي خاك، به ويژه در مناطق مستعد فرسايش، ايفا ميكند. اين مطالعه به بررسي خاك لاي رس دار تقويتشده با درختچه ناندينا ، يك گونه داراي ريشه فيبري مناسب براي مهندسي زيستي، مي پردازد. براي اين كار 72 آزمايش برش مستقيم روي خاك با ريشه و بدون ريشه در چهار عمق (0-5، 5-10، 10-15 و 15-20 سانتيمتر) و همچنين آزمايش كشش ريشه براي محاسبه مقاومت كششي ريشه انجام گرفت. پردازش تصوير سطح خاك براي بدست آوردن نسبت سطح ريشه به سطح كل خاك (RAR) انجام گرفت. در نهايت از تحليل حساسيت موريس و تحليل همبستگي پيرسون، براي فهم بهتر تاثير عمق خاك، چگالي وزن ريشه (RWD)، ميزان رطوبت و تنش نرمال بر تقويت خاك استفاده شد. نتايج نشان مي دهد كه ريشهها، نشست برشي خاك را كاهش و مقاومت برشي را افزايش ميدهند. به طور متوسط، ريشههاي ناندينا چسبندگي ظاهري خاك را در رطوبت 30.4 درصد از 8.35 به 10 كيلوپاسكال، زاويه اصطكاك داخلي را از 21.35 به 30.9 درجه، چسبندگي ظاهري خاك را در رطوبت 38.4 درصد از 3.45 به 7.3 كيلوپاسكال و زاويه اصطكاك داخلي را از 22.52 به 28.2 درجه افزايش ميدهند. ريشه خاك را مسلح كرده و باعث افزايش مقاومت آن مي شود. اين موضوع به دو طريق تفسير شده است. 1- افزايش چسبندگي ظاهري 2- افزايش تنش نرمال در صفحه برش. نتايج تحليل حساسيت به ترتيب، تنش نرمال، چگالي وزن ريشه ، رطوبت و عمق را به عنوان عوامل اصلي موثر بر مقاومت برشي خاك معرفي كرد. همچنين نتايج تحليل همبستگي پيرسون، به ترتيب چگالي وزن ريشه، تنش نرمال و رطوبت را به عنوان عوامل اصلي موثر بر نشست برشي خاك معرفي كرد. نتايج اضافه تنش برشي با معادله وو-والدرون، مقايسه گرديد. مقادير تنش برشي اضافي پيشبينيشده توسط مدل وو تقريباً 2.3 برابر بيشتر از مقادير اندازهگيريشده بودند. اين يافتهها نقش ويژگيهاي ريشه و خاك را در افزايش پايداري خاك سطحي و عميق برجسته ميكنند. اين مطالعه گياه ناندينا را به عنوان يك راهحل مقرونبهصرفه براي كنترل فرسايش و تثبيت شيب توصيه ميكند و بينشهاي ارزشمندي را براي مديريت پايدار زمين ارائه ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/08
عنوان به انگليسي
Investigating the effect of Nandina plant root on the shear strength of soil
تاريخ بهره برداري
9/22/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مسعود ابراهيمي درخشان
چكيده به لاتين
The interaction between plant roots and soil plays a crucial role in enhancing soil shear strength, particularly in areas prone to erosion. This study investigates silty clay soil reinforced with Nandina domestica, a shrub species with a fibrous root system well-suited for bioengineering applications. A total of 72 direct shear tests were conducted on rooted and rootless soils at four depths (0–5, 5–10, 10–15, and 15–20 cm), along with root tensile tests to determine root tensile strength. Image processing of the soil surface was performed to obtain the ratio of root area to total soil area (RAR).
To better understand the effects of soil depth, root weight density (RWD), moisture content, and normal stress on soil reinforcement, the Morris sensitivity analysis and Pearson correlation analysis were employed. The results demonstrate that roots reduce soil shear displacement while increasing shear strength. On average, at a moisture content of 30.4%, Nandina roots increased the apparent cohesion of soil from 8.35 to 10 kPa and the internal friction angle from 21.35° to 30.9°. At a moisture content of 38.4%, the apparent cohesion increased from 3.45 to 7.3 kPa, and the internal friction angle from 22.52° to 28.2°. Roots reinforce the soil and enhance its resistance, which can be interpreted in two ways: (1) increased apparent cohesion and (2) increased normal stress along the shear plane.
Sensitivity analysis identified normal stress, root weight density, moisture, and depth, respectively, as the main factors influencing soil shear strength. Pearson correlation analysis further indicated root weight density, normal stress, and moisture as the primary factors affecting soil shear displacement. The results of additional shear stress were compared with the Wu–Waldron equation. The predicted additional shear stress from the Wu model was approximately 2.3 times greater than the measured values.
These findings highlight the significant role of root and soil characteristics in improving both surface and subsurface soil stability. This study recommends Nandina domestica as a cost-effective solution for erosion control and slope stabilization, providing valuable insights for sustainable land management.
كليدواژه هاي فارسي
تعامل ريشه و خاك , مقاومت كششي , آزمايش برش مستقيم , نسبت سطح ريشه
كليدواژه هاي لاتين
root–soil interaction , tensile strength , direct shear test , root area ratio (RAR)
Author
Masoud Ebrahimi Derakhshan
SuperVisor
Hamidreza Razeghi, Jaber Mamaghanian