L'ingegneria naturalistica per la mitigazione sostenibile del rischio frana: l'effetto della vegetazione sulla stabilità dei pendii

Abstract

Questa tesi analizza come la risposta di un pendio vegetato varia a seconda della specie vegetale. Viene esaminata l'interazione tra le varie specie e le diverse proprietà meccaniche del suolo (resistenza e rigidità). In primo luogo, viene fornita una panoramica sulla bioingegneria del suolo, ossia sui metodi di stabilizzazione dei pendii e di controllo dell'erosione con le piante, eventualmente in combinazione con altri materiali (pietra, legno, ecc.). La bioingegneria del suolo può portare anche benefici economici e ambientali. In seguito, vengono illustrate le specie vegetali che verranno utilizzate nelle successive analisi di stabilità dei pendii. illustrare le specie vegetali che verranno utilizzate nelle successive analisi di stabilità dei pendii. In questo lavoro, il comportamento meccanico del terreno radicato è descritto come un continuum equivalente rinforzato unidirezionalmente, che può avere un comportamento isotropo o ortotropo, a seconda della variazione delle sue caratteristiche. Le analisi di stabilità dei pendii vengono effettuate per valutare l'influenza del terreno radicato. Per raggiungere questo obiettivo, si considerano due approcci diversi: il Metodo dell'Equilibrio Limite e il Metodo degli Elementi Finiti. In particolare, gli effetti della vegetazione sulla stabilità dei pendii sono valutati attraverso la variazione del Fattore di Sicurezza tra il caso di riferimento del pendio naturale e quello del pendio radicato. L'uso di metodi diversi per l'analisi della stabilità dei pendii permette di dettagliare sia gli aspetti positivi che quelli negativi della modellazione del suolo radicato. Dopo la valutazione della stabilità dei pendii da parte della vegetazione, vengono riportate per completezza alcune analisi anomale di pendii radicati.

This thesis analyses how the response of a vegetated slope varies depending on the plant species. The interaction between several species and the different soil mechanical properties (strength and stiffness) is examined. Firstly, an overview of soil bioengineering is given, i.e. methods of slope stabilisation and erosion control with plants, possible combination with other materials (stone, wood, etc.). The soil bioengineering can bring also economic and environmental benefits. After that, the plant species that will be used in subsequent slope stability analyses are illustrated. In this work, the rooted soil mechanical behaviour is described as an equivalent continuum reinforced unidirectionally, which can have isotropic or orthotropic behaviour, depending on the variation of its characteristics. Slope stability analyses are carried out in order to assess the influence of the rooted soil. To achieve this goal, two different approaches are considered: the Limit Equilibrium Method and Finite Element Method. In particular, the effects of the vegetation on slope stability are assessed by the evaluationof the variation of the Safety Factor between the reference case of natural slope and the rooted slope. The use of different methods for the slope stability analysis allows to detail both the positive, but also the negative aspects of the rooted soil modelling. After the evaluation of the slope stability by vegetation, some anomalous analyses of rooted slopes are reported for completeness.