Estudo sobre o sistema radicular de Cynodon dactylon afetando a seca

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13052 (2023) Citar este artigo

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Solo expansivo exibe características notáveis ​​de expansão de absorção de água e retração de perda de água, tornando-o suscetível a rachaduras sob a alternância de ambientes secos e úmidos da natureza. A geração e o desenvolvimento de fissuras em solos expansivos podem resultar em acidentes de engenharia catastróficos, como deslizamentos de terra. A protecção da vegetação é uma abordagem importante para estabilizar encostas extensas do solo e cumprir os requisitos de protecção ecológica. Neste estudo, por meio de experimentos internos e métodos de análise teórica, foram analisados ​​os efeitos das raízes de Cynodon dactylon no desenvolvimento de fissuras e na resistência ao cisalhamento de solo expansivo submetido a ciclos seco-úmido, e a relação entre o desenvolvimento de fissuras e a deterioração da resistência ao cisalhamento em raízes. solo expansivo dopado foi explorado. Além disso, o mecanismo de ação do sistema radicular vegetativo foi elucidado. Os resultados mostram que o sistema radicular de Cynodon dactylon exerce um efeito inibitório significativo no desenvolvimento de fissuras em solos expansivos. Os índices de fissuração do solo expansivo dopado com raízes exibem características de fase significativas durante o processo de ciclos seco-úmido. O efeito de bloqueio e reforço de fissuras do sistema radicular torna-se pronunciado à medida que a proporção de massa raiz-solo aumenta e o diâmetro da raiz diminui. Além disso, o processo de desenvolvimento de fissuras em solos expansivos é acompanhado por uma diminuição na resistência ao cisalhamento do solo. A relação quantitativa entre o desenvolvimento de fissuras e a diminuição da resistência ao cisalhamento pode servir de base para prever a estabilidade do solo em taludes. No geral, os resultados destacam o potencial das abordagens baseadas na vegetação na proteção de encostas com solos expansivos e têm implicações práticas para a proteção ecológica e projetos de engenharia em áreas com solos expansivos.

Solo expansivo é uma argila altamente plástica com características de fissuração, expansão e contração e superconsolidação. Devido à riqueza de minerais hidrofílicos como a montmorilonita, a mudança no teor de água causará significativa expansão úmida e deformação por contração seca do solo, o que levará à geração de fissuras1,2. Os ciclos repetitivos de chuva e evaporação agravam ainda mais o processo de fissuração, deteriorando a estrutura geral do solo. Consequentemente, a resistência do solo expansivo fica comprometida, colocando vários desafios geotécnicos, como deslizamentos de encostas e fissuras em estradas3,4,5. A preservação da estabilidade a longo prazo em encostas de solo expansivas emergiu como uma preocupação crítica no campo da engenharia, necessitando de soluções eficazes para resolver esta questão.

Acadêmicos nacionais e internacionais acumularam experiência significativa no reforço de encostas de solo expansivas por meio de extensa exploração prática. Várias medidas de proteção rígidas e flexíveis têm sido ativamente adotadas na prática de engenharia para mitigar os riscos associados a declives expansivos do solo6,7,8,9. No entanto, a durabilidade e a eficiência económica dos métodos tradicionais de suporte têm sido abaixo do ideal, levando os investigadores a explorar abordagens alternativas, como a incorporação de fibra10,11,12, cal13,14,15 e cinzas volantes16,17 no solo.

Nos últimos anos, tem havido um interesse crescente nas vantagens técnicas e económicas, bem como nos benefícios ecológicos, da utilização de métodos ecológicos de protecção de encostas. O conceito de “tratar a expansão com flexibilidade e protecção verde” surgiu como uma nova abordagem à gestão expansiva da protecção do solo5,18. Esses estudos demonstraram o efeito reforçador e o potencial de restauração ecológica das medidas de proteção ambiental na engenharia de encostas19, e enfatizaram a estreita relação entre o sistema radicular e as fissuras do solo20,21,22,23,24, bem como a forte correlação entre o crescimento radicular características e estabilidade de taludes25,26. No entanto, apesar destas descobertas significativas, a influência das raízes da vegetação no desenvolvimento de fissuras expansivas no solo não foi totalmente abordada na literatura existente, e há uma falta de discussão sobre o impacto das características de crescimento das raízes no desenvolvimento de fissuras expansivas no solo. .