شماره ركورد
34495
پديد آورنده
مهراب رمضاني
عنوان
بررسي تاثير ريشه گياه ناندينا بر مقاومت فشاري و پايداري خاك لومي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي ژئوتكنيك زيست محيطي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/5
استاد راهنما
حميد رضا رازقي - جابر ممقانيان
استاد مشاور
/
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
تثبيت زيستي خاك با استفاده از پوشش گياهي طبيعي يك روش كاربردي در مديريت شيبها و جلوگيري از فرسايش خاك به شمار ميرود. محققان به اين واقعيت دست يافتند كه خاك داراي ريشه، شكل پذيري بيشتري دارد و جابجايي بيشتري قبل از تسليم شدن تحمل ميكند. درخچه ناندينا به دليل مقاومت و نياز كم به نگهداري، گزينهاي مناسب براي تثبيت خاك به شمار ميرود و آن را به روشي اقتصادي و پايدار، تبديل ميكند.
اين تحقيق به بررسي آزمايشگاهي تأثير ريشه درخچه ناندينا با ساختار فيبري و گسترده در سه ضخامت مختلف (1, 2,3 ميلي¬متر) بر مقاومت فشاري تك¬محوري خاك لاي ¬رس¬دار ميپردازد.
تعداد 156 نمونه مختلف داراي ريشه، حاوي چگالي وزن¬ ريشه هاي مختلف از ريشه ناندينا (1, 2, 3 ,4 گرم در 100سانتيمتر مكعب) و درصد رطوبت هاي مختلف (20, 25, 30, 35 درصد) نمونه سازي و تحت آزمايش تكمحوري قرار گرفتند. با استفاده از آناليز همبستگي پيرسون و آناليز اهميت مدل جنگل تصادفي، نشان داد كه به ترتيب رطوبت، چگالي وزن ريشه و ضخامت ريشه، سه عامل اصلي تاثيرگذار بر مقاومت فشاري تك¬محوري در خاك لاي رس دار است. رطوبت و ضخامت ريشه باعث كاهش مقاومت فشاري تك-محوري خاك و چگالي وزن ريشه باعث افزايش مقاومت فشاري تك¬محوري خاك مي شود.
در اين مطالعه براي پيشبيني تنش گسيختگي و مسير تنش - كرنش آزمايش تك¬محوري خاك داراي ريشه يك معادله چند جمله اي درجه اول و درجه دوم و سپس يك مدل يادگيري ماشين جنگل تصادفي مبتني بر داده¬هاي حاصل از آزمايش تك¬محوري پيشنهاد شد. معادله چند جمله اي درجه اول، دقت پيشبيني قابل قبولي با ضريب همبستگي 85 درصدي تنش گسيختگي را بدست مي¬آورد (با خطاي مجذور مربعات 8.4 كيلوپاسكال و خطاي مطلق مجذور 6.7 كيلوپاسكال) و معادله درجه دوم نيز خطاهاي كمتري را نشان داد. همچنين مدل يادگيري ماشين جنگل تصادفي دقت پيشبيني قابل قبولي با ضريب همبستگي 97 درصدي مسير تنش - كرنش را پيشبيني نمود (با خطاي مجذور مربعات 3 كيلوپاسكال و خطاي مطلق مجذور 1.8 كيلوپاسكال). يافته¬هاي اين مطالعه نقش ويژگي¬هاي ريشه و رطوبت خاك را در افزايش پايداري و تثبيت خاك را بررسي مي¬كند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/13
عنوان به انگليسي
Investigation of the Effect of Nandina Roots on the Compressive Strength and Stability of Loamy Soil
تاريخ بهره برداري
9/27/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مهراب رمضاني
چكيده به لاتين
Soil bio-stabilization through natural vegetation cover is considered one of the sustainable methods in slope management and soil erosion control. Researchers have found that root-reinforced soil exhibits greater ductility and can withstand larger displacements before failure. Nandina domestica shrub, due to its durability and low maintenance requirements, is a suitable option for soil stabilization, making it an economical and sustainable approach.
This study investigates, through laboratory experiments, the effect of Nandina domestica roots with fibrous and extensive structures at three different thicknesses (1, 2, and 3 mm) on the unconfined compressive strength (UCS) of silty clay soil. For this purpose, 156 root-reinforced soil specimens were prepared with different root weight densities (1, 2, 3, and 4 g per 100 cm³) and moisture contents (20%, 25%, 30%, and 35%), and then subjected to UCS tests. Pearson correlation analysis and random forest feature importance analysis revealed that, in order of significance, moisture content, root weight density, and root thickness were the main factors influencing the UCS of silty clay soil. While moisture content and root thickness reduced the UCS, root weight density enhanced it.
In this study, for predicting failure stress as well as the stress–strain path of root-reinforced soil under UCS tests, a nonlinear empirical equation and a machine learning random forest model were proposed based on the experimental data. The nonlinear empirical equation achieved an acceptable prediction accuracy with a correlation coefficient of 84% for failure stress (root mean square error = 8.7 kPa, mean absolute error = 7.13 kPa). Moreover, the random forest machine learning model provided high predictive performance with a correlation coefficient of 97% for the stress–strain path (root mean square error = 3 kPa, mean absolute error = 1.8 kPa).
The findings of this study highlight the critical role of root characteristics and soil moisture in enhancing soil stability and reinforcement.
كليدواژه هاي فارسي
مكانيك خاك و ريشه، ريشه درخچه ناندينا، مقاومت فشاري ،پايداري خاك، يادگيري ماشين، جنگل تصادفي ، چگالي وزني ريشه.
كليدواژه هاي لاتين
Soil–root mechanics, Nandina domestica roots, unconfined compressive strength, soil stability, machine learning, random forest, root weight density
Author
mehrab ramzani
SuperVisor
Dr. hamidreza razeghi -Dr. jaber mamaghanian