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Physical and numerical modelling of the response of slopes under different rainfalls, inclinations and vegetation conditions

Salciarini Diana Morbidelli Renato Cattoni Elisabetta Volpe Evelina
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2022
Numero:
1
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 1/2022
DOI:
10.19199/2022.1.0557-1405.047

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Modellazione fisica e numerica della risposta di un pendio sottoposto a diverse condizioni di pioggia, inclinazione e vegetazione

In questa memoria vengono presentati i risultati di uno studio sperimentale e numerico condotto per quantificare l’effetto di diversi fattori cruciali nell’evoluzione dei versanti, quali: la pioggia, l’inclinazione della superficie topografica e la presenza di vegetazione. È stata esaminata la risposta di un pendio a scala ridotta realizzato in laboratorio variando le seguenti condizioni: a) pendenza, attraverso un sistema di pistoni idraulici; b) caratteristiche della pioggia (in termini di intensità e durata), attraverso un simulatore di pioggia artificiale; c) presenza/assenza di una copertura vegetale. La prima serie di prove ha consentito di definire un andamento della percentuale di infiltrazione di pioggia all’interno del modello di pendio in funzione della sua pendenza. La seconda serie di prove ha consentito di osservare il comportamento del pendio a rottura nelle condizioni di assenza di vegetazione; infine, il terzo set ha dimostrato l’effetto benefico di un manto erboso sulla stabilità del pendio. Tutti gli esperimenti di laboratorio sono stati riprodotti attraverso simulazioni numeriche, utilizzando il codice SEEP/w FE per le analisi di infiltrazione in regime transitorio e il codice SLOPE/w per le analisi di stabilità. Le analisi a ritroso, basate sui metodi classici dell’equilibrio limite, hanno consentito di stimare il contributo incrementale alla resistenza al taglio del terreno fornito dalla presenza delle radici, rilevante nelle applicazioni pratiche per interventi di consolidamento basati su tecniche di ingegneria naturalistica.

We present the results of an experimental and numerical study focused at quantifying the effect of different crucial factors in slope evolution, such as: rainfalls, inclinations and vegetation conditions. To this aim a small-scale slope was constructed in the laboratory and an experimental program was design to understand the slope response under the following conditions: a) different inclinations, obtained through a system of hydraulic pistons; b) different rainfall conditions (in intensity and duration), obtained through an artificial rain simulator; c) presence / absence of a vegetated cover. The first set of tests allowed defining a trend for the percentage of rainfall infiltration within the slope as a function of the steepness. The second set of tests allowed observing the bare slope behaviour at failure; while the third set demonstrated the beneficial effect of a grass carpet. All the laboratory experiments were integrated by numerical simulations, using the SEEP/w FE code for transient infiltration analyses and the SLOPE/w code for stability analyses. The back-analyses, based on the classical Equilibrium Limit Methods, allowed estimating the enhanched shear strength provided by the presence of the roots, relevant in the practice for remedial works based on Soil Bio-Engineering.

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