Bitkilendirmenin şev stabilitesine etkilerinin deneyler yardımıyla belirlenmesi

Abstract

Şev stabilitesinin sağlanması ve sürdürülmesi geoteknik mühendisliğinin başlıca konularından biri olup bu konunun yenilikçi bir bakış açısı olan doğayla çözüme ulaştırılması, geleceğe yönelik ekonomik ve ekolojik açıdan çok yönlü katkılar sağlayacaktır. Giderek daha fazla ön plana çıkan bitkilendirme yöntemi ile şev stabilizasyonunun sağlanması, kökler üzerinde yapılan çeşitli deneyler ve analizler ile araştırılmaktadır. Bitkilendirmenin şev stabilitesine etkisi, küçük çaplı (esnek kök özelliği gösteren) ve büyük çaplı (rijit kök özelliği gösteren) köklerin mekanik ve hidrolojik etkisinden kaynaklanmaktadır. Hidrolojik etki bitkilerin fizyolojisi için gerekli olan buharlaşma ve su alımı süreçlerini içermekte, mekanik etki ise büyük köklerin sabitleme etkisi ve ince köklerin kök-toprak genel uyumunu artırmasına dayanmaktadır. Bu tez kapsamında, bitkilendirme yönteminin şev stabilitesi üzerindeki etkilerini ortaya koymak için sistematik şekilde çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Literatürde yer alan araştırmalardan faydalanılarak kök çapı, kök kohezyonu, kök çekme gerilmesi ve kök dağılım derinliği gibi farklı kök parametreleri dikkate alınmıştır. Bu parametreleri belirlemek için zeytin kökleri ile hazırlanan numunelere kesme kutusu ve çekme deneyleri uygulanmış olup aynı zamanda numune almak için açılan gözlem çukurlarından kök dağılımı için veriler kaydedilmiştir. Elde edilen parametreler ile belirlenen şev geometrisi üzerinde farklı senaryolar oluşturularak her durumda güvenlik katsayısı hesaplanmış, bitki köklerinin stabiliteye etkisi karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Analiz sonuçlarına göre bitkilendirme yöntemi ile iyileştirilmiş şevlerin güvenlik katsayıları, özellikle kohezyonun artması ile kayda değer şekilde artış göstermiştir. Elde edilen veriler ile kohezyon etkisi abağı oluşturularak modellemelerde kolaylık sağlanması amaçlanmıştır. Belirlenen bulgular değerlendirildiğinde bitkilendirme uygulamasının kök morfolojisine göre seçilmesi ve projeye uygun modellenmesi durumunda yüzeysel heyelan riskini azaltmada sürdürülebilir ve çevre dostu çözüm sunabileceği sonucuna varılmıştır.

Ensuring and maintaining slope stability is one of the main subjects in geotechnical engineering. Addressing this issue through nature-based solutions, which offer an innovative perspective, can provide multifaceted contributions for the future, both economically and ecologically. The increasingly prominent method of vegetation-based slope stabilization is investigated through various experiments and analyses conducted on plant roots. The influence of vegetation on slope stability stems from the mechanical and hydrological effects of small-diameter (flexible) and large-diameter (rigid) roots. The hydrological effect includes the evaporation and water uptake processes necessary for the physiology of plants, while the mechanical effect is based on the anchoring effect of large roots and the increase in the general root-soil compatibility of fine roots. Within the scope of this thesis, systematic studies were conducted to reveal the effects of vegetation methods on slope stability. Based on previous studies in the literature, various root parameters such as root diameter, root cohesion, root tensile strength and root distribution depth were considered. In order to determine these parameters, direct shear and pull-out tests were performed on samples prepared with olive roots and root distribution data were also recorded from observation pits excavated for sampling. Using the obtained parameters, different scenarios were modeled on a specified slope geometry and the factor of safety was calculated for each case. The effects of plant roots on slope stability were evaluated comparatively. According to the analysis results, the safety factors of vegetated slopes showed a significant increase, especially due to the enhancement of cohesion. A cohesion-effect chart was developed based on the obtained data to facilitate its use in modeling studies. The findings suggest that if vegetation is selected according to root morphology and appropriately modeled for the project, it can offer a sustainable and environmentally friendly solution to mitigate the risk of shallow landslides.