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Engineering properties of Leucaena leucocephala for prevention of

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									    Engineering properties of Leucaena
leucocephala for prevention of slope failure

         銀合歡的工程特性預防邊坡破壞
      O.Normaniza*,H.A.Faisal,S.S.Barakbah

                  第八組
               邱倍堅 7099042008
               江志文 7099042027


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簡報大綱




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           介紹            實驗方法           結果與討論             結論


前言
     過去幾年,環保意識抬頭,人們期望在追求社會與經濟
     發展,同時也能兼顧生態永續發展。而生態工程是我們
     認為最有可能實現這理想的手段。

     Slope bioengineering is the use of living plant materials to
     perform some engineering and ecological functions for
     slope stabilization(邊坡穩定) and site restoration(現場恢
     復)(Li and Eddleman, 2002)




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           介紹               實驗方法              結果與討論                結論


植物根系
 The mechanical or reinforcing effect of plant roots on the stability
 of slopes is mainly attributed to, inter alia, the increase of shear
 strength of the soil (Wu, 1995).

 Roots increase soil shear strength by anchoring a soil layer and by forming
 a binding network within the layer (Ziemer, 1981).




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            介紹           實驗方法          結果與討論           結論


為什麼選擇銀合歡 (Leucaena leucocephala)?

 Amongst the versatile leguminous trees, Leucaena leucocephala
 has been determined as a potential slope plant (Parera,1982).

It is a multipurpose tree which profusely produces propagules
(beans)(生產) and has been used as an erosion control plant. (沖蝕
控制) It was also recently reported that L. leucocephala showed high
tolerance (高容忍) and survival (高存活) and is a potential plant in
the revegetation of lagoon ash in China (Cheung et al., 2000).




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             介紹            實驗方法            結果與討論            結論


實驗目的
The objective of this paper is to quantify(量化) the
root effect to slope stability in terms of root profile (根型對於邊坡穩定的影響) and
root reinforcement capacity of the species studied. (根種類對固土能力的評估)


方法
         1. Root profile experiment (根型實驗)
         2.soil-root matrix experiment(根與土基質實驗)




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          介紹       實驗方法           結果與討論   結論


Root profile experiment (根型實驗)

                Plant materials
   1. 將銀合歡種在直徑30cm、高200cm的PVC管裡,管內填充邊坡土壤

   2. 實驗分成6月和12月二個組別,每個組別都各有三株銀合歡

   3. 實驗採取完全隨機設計(CRD),正常大氣壓力、相對濕度60~81% RH、發揮
   最大光合作用的放射線(PAR)2000μEm-2s-1以及溫度21~34度C之間

   4. 每天澆水2次




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           介紹         實驗方法       結果與討論   結論

Root profile experiment (根型實驗)
                                 Soil

        土壤採集自邊坡並

        接受土壤標準試驗

        決定土樣基本性質

        根據粒徑分析曲線

        將土樣分類為silty

        sand沉泥質砂土




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           介紹              實驗方法              結果與討論   結論

Root profile experiment (根型實驗)
                      Root length density (RLD)

                      total root length
       RLD (m / m ) 
                  3

                        soil volume

    根長: 使用葉片影像分析求得

    土壤體積: 長200cm的PVC管分割出40cm的土深,可以得到0.0283立
    方公尺的土體積




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            介紹            實驗方法             結果與討論       結論

Root profile experiment (根型實驗)

                Water absorption capacity (WAC)



                                                 100
                                 transpiration 
     WAC (L H 2O / m root/day)                   98
                                  total root length

     根據Baker(1994)的定理,根吸收的水有98%蒸散至大氣




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           介紹         實驗方法           結果與討論    結論

soil-root matrix experiment(根與土基質實驗)

                   Plant materials

       1.植物種類:銀合歡、B.purpurea、B.orellana三種植物

       2.將植物種在截面積300mm*300mm的剪力盒中央

       3.植物生長期間分成6月和12月二組,每種植物每組各三株

       4.生長條件:相對濕度70~90% RH、發揮最大光合作用的放射
       線(PAR)2025μEm-2s-1以及溫度32~38度C之間




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           介紹         實驗方法             結果與討論   結論

soil-root matrix experiment(根與土基質實驗)
                     Shear box preparation



     1.三個perspex box(帕斯佩
     有機玻璃盒)尺寸為
     300mm*300mm*200mm將
     之堆疊成高60cm的方柱體

     2.將邊坡土填入方柱體,分
     層夯打至60cm高,平均乾密
     度1800kg/m3




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            介紹           實驗方法               結果與討論   結論

soil-root matrix experiment(根與土基質實驗)

                       Laboratory testing


      1.根據1990英國標準方法
      BS1377:Part7:1990:5進
      行直接剪力試驗

      2.正向應力分成10、20和
      30kPa




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               介紹            實驗方法               結果與討論   結論

Root profile of L.leucocephala
                           Root length density (RLD)

            1.根長密度(RLD)隨著土深增加而減少
            2.時間愈長,根長密度(RLD)增加,有助於邊坡穩定




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               介紹            實驗方法               結果與討論      結論

Root profile of L.leucocephala
                         Water absorption capacity (WAC)


            1.土體含水量增加、抗剪強度減少會導致根系固土能力下降
            2.吸水能力好的植物可以使邊坡土壤飽和度下降,坡土較乾也較穩定




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              介紹           實驗方法            結果與討論       結論

Root profile of L.leucocephala
                     Water absorption capacity (WAC)




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             介紹            實驗方法                結果與討論             結論

soil-root matrix L.leucocephala
                  Shear strength,cohesion and friction factors




    銀合歡生長6個月後,

    根系大幅增加土壤凝

    聚力,使土壤抗剪強

    度增強




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              介紹              實驗方法                結果與討論         結論

soil-root matrix L.leucocephala
                 Shear strength,cohesion and friction factors



    植物生長6個月

    後,對土壤的

    摩擦角並沒有

    太大的影響




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            介紹               實驗方法              結果與討論       結論

soil-root matrix L.leucocephala
            Shear strength,cohesion and friction factors


    植物生長12

    個月後,土

    壤的凝聚力

    有明顯的上升




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            介紹            實驗方法              結果與討論                 結論

soil-root matrix L.leucocephala
                   Shear strength,cohesion and friction factors

 植物生長12個月後,銀

 合歡和B.purpurea的摩

 擦角在土深0.3m有顯著

 的升高,但是在其他土

 深卻不明顯




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            介紹              實驗方法               結果與討論          結論

soil-root matrix L.leucocephala
               Shear strength,cohesion and friction factors




           所有植物對土壤凝聚力的貢獻隨時間增加而上升
                                                                   21
            介紹            實驗方法               結果與討論              結論

soil-rootmatrix L.leucocephala
                 Shear strength,cohesion and friction factors




            所有植物對土壤摩擦角的貢獻沒有明顯隨時間改變
                                                                     22
            介紹             實驗方法              結果與討論               結論

soil-root matrix L.leucocephala
             Relationship between shear strength and root profiles

     植物的根在到達土

     深60cm時的根密

     度,可增加土壤抗

     剪強度進而穩定土

     壤,減少表土沖蝕




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               介紹              實驗方法             結果與討論            結論

soil-root matrix L.leucocephala
         Relationship between shear strength and root profiles


     O’Loughlin(1984)指出
     直徑1-20mm的細根貢獻大部分抗剪強度使土體強度增加。
     凝聚力的增加,可能是因為植物根纖維的數量增加所造成的。
     細根團接近地表可以像草一般覆蓋在地表,防止表土沖蝕。

     Rickson和Morgan(1988)也指出
     細根在一個地方所佔的百分比增加,能使土壤流失比率減少。
     主根和細根的結合增強土壤基質抗剪強度。




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  介紹    實驗方法   結果與討論     結論




銀合歡在6月~12月期間根系固土能力的增加率




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   介紹   實驗方法   結果與討論   結論




所有試驗植物在12個月後根系固土能力的比較




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      介紹      實驗方法     結果與討論     結論



1.在6月和12月的試驗中顯示了正向應力的增加也伴隨著抗剪強度的增加,
符合土壤力學的定理

2.植生在靠近表土的地方根長密度(RLD)通常最高,對表土的影響較大

3.在所有試驗的植物中,銀合歡對於土壤能增加顯著的凝聚力,且能隨著時
間的增長而增加

4.銀合歡主根的廣泛生長在土深0.1m有極大的抗剪強度

5.植物除了有力學的貢獻外,在水文方面也扮演了重要的角色,吸水能力高,
土壤含水量就下降,地滑、沖蝕的風險就減小




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謝謝聆聽   28

								
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