Root reinforcement and slope stability modeling: a review

Rooted soils are comparable to composite materials that have very heterogeneous mechanical properties. The analysis and quantification of these properties and their change over time is very time-consuming and complex, but central to many practice-relevant aspects of soil bioengineering and protection forest management. The article summarizes recent knowledge and approaches for the quantification of so-called root reinforcement – the reinforcement of soil by roots – and its implementation in slope stability models. Root reinforcement involves four mechanisms: basal root reinforcement, lateral root reinforcement under tension, lateral root reinforcement under pressure, and stiffening of the landslide body. Recently, the SlideforNET/SlideforMAP and SOSlope models have been developed for practical use. SlideforNET is an online tool that allows to assess the likelihood of shallow landslides and the protective effect of forest cover within a few minutes. SlideforMAP is based on the same approach as SlideforNET, but is spatially distributed and takes into account the forest structure in a catchment area or a region in detail. In particular, SOSlope supports the quantification of the protective effectiveness of forest stands as well as the planning of protection forest management and of soil bioengineering measures. Initial pilot projects show that the models enable the transition from a “qualitative” to a “quantitative” soil bioengineering.

Wurzelverstärkung und Hangstabilitätsberechnungen: ein Überblick

Durchwurzelte Böden sind vergleichbar mit Kompositwerkstoffen, die sehr heterogene mechanische Eigenschaften haben. Die Analyse und Quantifizierung dieser Eigenschaften und von deren Änderung im Lauf der Zeit ist sehr aufwendig und komplex, jedoch zentral für viele praxisrelevante Aspekte der Ingenieurbiologie und der Schutzwaldpflege. Im Artikel werden neuere Kenntnisse und Ansätze für die Quantifizierung der sogenannten Wurzelverstärkung – der Armierung des Bodens durch Wurzeln – und ihre Implementierung in Hangstabilitätsmodelle zusammengefasst. Die Wurzelverstärkung umfasst vier Mechanismen: die basale Wurzelverstärkung, die laterale Wurzelverstärkung unter Zug, die laterale Wurzelverstärkung unter Druck sowie die Versteifung des Rutschkörpers. In jüngster Zeit wurden die Modelle SlideforNET/SlideforMAP und SOSlope für die Praxis entwickelt. SlideforNET ist ein Online-Tool, mit dem im Feld oder Büro innert weniger Minuten die Wahrscheinlichkeit von flachgründigen Rutschungen sowie die Schutzwirkung eines Waldbestandes beurteilt werden können. SlideforMAP basiert auf dem gleichen Ansatz wie SlideforNET, ist aber räumlich aufgelöst und berücksichtigt die Waldstruktur in einem Einzugsgebiet oder einer Region im Detail. SOSlope unterstützt insbesondere die Quantifizierung der Schutzwirksamkeit von Waldbeständen sowie die Planung der Schutzwaldpflege und von ingenieurbiologischen Massnahmen. Erste Pilotprojekte zeigen, dass die Modelle den Übergang von einer «qualitativen » zu einer «quantitativen» Ingenieurbiologie ermöglichen.

Renforcement du sol dû aux racines et modélisation de la stabilité des pentes: une revue

Les sols enracinés sont comparables à des matériaux composites aux propriétés mécaniques très hétérogènes. L'analyse et la quantification de ces propriétés et de leur évolution dans le temps sont très difficiles et complexes, mais sont au coeur de nombreux aspects de l'ingénierie biologique et de la gestion des forêts de protection. L'article résume les connaissances récentes et les approches pour la quantification du renforcement du sol dû aux racines et leur mise en oeuvre dans des modèles de stabilité des pentes. Le renforcement du sol par le système racinaire fait intervenir quatre mécanismes: renforcement basal, renforcement latéral sous tension, renforcement latéral sous compression et raidissement du corps glissant. Récemment, les modèles SlideforNET/SlideforMAP et SOSlope ont été développés pour une utilisation pratique. SlideforNET est un outil en ligne qui permet en quelques minutes, sur le terrain ou au bureau, d'évaluer la probabilité de glissement superficiel et l'effet protecteur de la forêt. SlideforMAP est basé sur la même approche que SlideforNET, mais il est résolu spatialement et prend en compte la structure de la forêt dans un bassin versant ou une région en détail. SOSlope aide en particulier à la quantification de l'efficacité de protection des peuplements forestiers, ainsi qu'à la planification de la protection des forêts et la mise au point de mesures biologiques. Les projets-pilotes initiaux montrent que les modèles permettent de passer d'une ingénierie biologique «qualitative» à «quantitative».

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