Gestion des risques relatifs à la stabilité des arbres paysagers : biomécanique et architecture du système racinaire

• Auteur / Autrice : Murad Abd Ghani
• Direction : Alexia Stokes, Thierry Fourcaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physique et de l'ingénieur. Science du bois
• Date : Soutenance le 14/10/2008
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de rhéologie du bois
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexia Stokes, Thierry Fourcaud, Frédéric Danjon, Alain Denis, Ali Faisal, Barry Gardiner, Pierre Morlier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éboulements

Gestion du risque

Racines (botanique)

Arbres d'ornement

Biomécanique

Mots clés libres

Biomécanique

Stabilité mécanique

Rigidité rotationnelle d’ancrage

Tests de treuillage

Moment de rotation critique

Tranchée tangentielle

Eboulement

Biomechanics

Anchorage rotational stiffness

Critical turning moment

Rockfall

Mechanical stability and winching and trenching tests

Résumé

L’impact de la perte racinaire sur l’ancrage d’Eugenia grandis Wight et de Pinus pinaster Ait ainsi que la capacité de trois différentes espèces d’arbres (Fagus sylvatica L, Abies alba Mill et Picea abies L) à résister au déracinement ou à la rupture sous l’effet d’un éboulement en pente raide ont été étudiés au moyen de tests de treuillage et le creusement de tranchées (tree winching and trenching tests) et les résultats ont été corrélés avec la structure du système racinaire. Aucune différence n’a été observée entre TMcrit et la distance de creusement de tranchée sur E. grandis. Les résultats obtenus ont révélé qu’en termes de rigidité rotationnelle de l’ancrage des arbres (TARS) et de TMcrit, la stabilité mécanique n’a pas été significativement affectée par le creusement de tranchées en sol argilo-sableux en raison de la profondeur d’enracinement des racines pivotantes (« sinker roots ») qui se sont formées près du tronc et en raison de la taille de la plaque racinaire qui augmente la rigidité et constitue donc une composante importante de l’ancrage d’E. grandis. Toutefois, pour P. pinaster, la stabilité mécanique a été significativement affectée par le creusement de tranchée, probablement en raison de la coupe des racines latérales qui a considérablement altéré la taille de la plaque racinaire et, en conséquence, la somme des surfaces en section (CSA= cross-sectional area) de la plupart des racines latérales et d’un certain nombre de racines traçantes, ce qui constitue une des composantes essentielles de l’ancrage d’arbres P. pinaster adultes plantés en podzol sableux. Pour les espèces forestières de protection plantées en pente raide, les résultats obtenus ont révélé que les espèces d’arbre présentant un système racinaire profondément enfoui et fortement ramifié avec une grande proportion de racines obliques (par exemple, le hêtre et le sapin pectiné) seront mieux ancrées et auront une meilleure fonction anti-éboulement que epicéa commun qui possède un système racinaire superficiel et peu profond. Les connaissances apportées par cette étude peuvent être utilisées pour la sélection et la production d’arbres qui résistent aux risques naturels ainsi qu’aux risques provoqués par l’Homme.

The impact of root loss on tree anchorage on Eugenia grandis Wight and Pinus pinaster Ait and the ability of three different trees species (Fagus sylvatica L, Abies alba Mill and Picea abies L) to resist uprooting or breakage due to rockfall on steep slopes were investigated using tree winching and trenching tests and results correlated to root system architecture. No differences were found between TMcrit and trenching distance in E. grandis trees. The results showed that in terms of Tree Anchorage Rotational Stiffness (TARS) and TMcrit, mechanical stability was not significantly affected by trenching on sandy clay soil, due to rooting depth of the sinkers which occurred close to the trunk and root plate size which provide greater stiffness thus play a major component of anchorage in E. grandis. However, in P. pinaster, mechanical stability was significantly affected by trenching, possibly due to severing of lateral roots greatly altered the size of the root plate and subsequently root CSA of major lateral roots and number of sinkers, which are crucial components in anchorage of mature P. pinaster trees grown on sandy podzol soil. For protection forest species grown on steep slopes, the results showed that tree species with deep, highly branched root systems with a higher proportion of oblique roots (e.g. European beech and Silver fir) will be better anchored and provide better protective function against rockfall as compared to Norway spruce that possessed a superficial plate-like root system. The knowledge gained from this study can be utilized in selection and production of trees which are resistant to both man made or natural hazards.