Vegetationswirkung und Bodenstabilität

Problemstellung

Eine mit  Weisserle (Alnus incana) bepflanzte Probe

Probe mit Alnus incana nach 4 Monaten im Gewächsehaus

Siebeinsätze 20, 10 und 2mm

Triaxversuch im Labor

Im Zusammenhang mit der Rutschungsstabilität von Hängen spielt die Scherfestigkeit des Bodenmaterials, insbesondere der Scherwinkel φ', eine zentrale Rolle. Dabei besteht zwischen dem Scherwinkel und der Bodendichte eine Abhängigkeit. Der Einfluss der Vegetation, welche mit Wurzeln, Stoffwechselprodukten und Pilz-Wurzel-Interaktionen (Ektomykorrhiza) die Bodenstruktur beeinflusst, wurde bisher bei Stabilitätsberechnungen nicht angemessen berücksichtigt.

Ziel des Projekts

Albert Böll und Frank Graf von der Abteilung Wasser- Erd- und Felsbewegungen entwickelten einen neuen Ansatz, um den Vegetationseinfluss auf die Boden- und Hangstabilität quantifizieren zu können. Der Ansatz ordnet den Vegetationseffekt dem Scherwinkel φ' des Bodenmaterials zu. Dabei wird die Vegetationswirkung als "virtuelle" Dichteerhöhung des Bodenmaterials eingeführt. Dieser neue Ansatz wird mit Hilfe von drei Hypothesen getestet:

• H1: Zwischen der Bodendichte und der Bodenaggregatsstabilität besteht eine Korrelation.
  
• H2: Die Aggregatsstabilität von bepflanzten Bodenproben entspricht der Aggregatsstabilität von unbepflanzten Bodenproben höherer Dichte ("virtuelle Dichte" der unbepflanzten Probe)
  
• H3: Die "virtuelle Dichte" korreliert mit dem Scherwinkel.

Wissenschaftliche Methoden

Zur Bearbeitung der Hypothesen wurde ein Versuchsdesign entwickelt, welches aus mit Alnus incana bepflanzten und unbepflanzten Proben besteht. Zusätzlich wurde jeweils die Hälfte der bepflanzten und unbepflanzten Proben mit einem mykorrhizierenden Pilz innokuliert.

Nach einer Verweildauer von vier Monaten im Gewächshaus wurde die Aggregatsstabilität ermittelt (> 20mm, > 10mm, > 2mm, < 2mm) sowie triaxiale Scherversuche durchgeführt.

Bedeutung für die Praxis

Der Triaxversuch ist eine gängige Methode in der Bodenmechanik zur Bestimmung des Scherwinkels. Er ist in seiner Durchführung komplex und zeitintensiv. Bei der Prüfung von durchwurzelten Proben ergeben sich noch zusätzliche Schwierigkeiten. Aus diesen Gründen eignet sich der Triaxversuch nicht als Standartverfahren zur Ansprache der Bodenstabilität. Mit dem eingangs erwähnten Lösungsansatz ergibt sich jedoch eine einfache Methode, um mit Hilfe der Aggregatsstabilität den vegetationsbeeinflussten Scherwinkel eines Bodenmaterials bestimmen zu können.

Beteiligte

• Martin Frei (Dissertation)
  
• Frank Graf
  
• Albert Böll

Kontakt

• Frank Graf
  

Link

• Ingenieurbiologie