The variability of root cohesion as an influence on shallow landslide susceptibility in the Oregon Coast Range

K M Schmidt, J J Roering, J D Stock, W E Dietrich, D R Montgomery, T Schaub
2001 Canadian geotechnical journal (Print)  
Decades of quantitative measurement indicate that roots can mechanically reinforce shallow soils in forested landscapes. Forests, however, have variations in vegetation species and age which can dominate the local stability of landslide-initiation sites. To assess the influence of this variability on root cohesion we examined scarps of landslides triggered during large storms in February and November of 1996 in the Oregon Coast Range and hand-dug soil pits on stable ground. At 41 sites we
more » ... t 41 sites we estimated the cohesive reinforcement to soil due to roots by determining the tensile strength, species, depth, orientation, relative health, and the density of roots ³1 mm in diameter within a measured soil area. We found that median lateral root cohesion ranges from 6.8-23.2 kPa in industrial forests with significant understory and deciduous vegetation to 25.6-94.3 kPa in natural forests dominated by coniferous vegetation. Lateral root cohesion in clearcuts is uniformly £10 kPa. Some 100-year-old industrial forests have species compositions, lateral root cohesion, and root diameters that more closely resemble 10-year-old clearcuts than natural forests. As such, the influence of root cohesion variability on landslide susceptibility cannot be determined solely from broad age classifications or extrapolated from the presence of one species of vegetation. Furthermore, the anthropogenic disturbance legacy modifies root cohesion for at least a century and should be considered when comparing contemporary landslide rates from industrial forests with geologic background rates. 1024 Résumé : Des décades de mesures quantitatives indiquent que les racines peuvent renforcer mécaniquement les sols de surface dans des paysages boisés. Cependant, les forêts ont des variations d'espèces et d'âge qui peuvent dominer la stabilité locale des sites d'initiation de glissements. Pour évaluer l'influence de cette variabilité sur la cohésion due aux racines, on a examiné les escarpements des glissements déclenchés durant de gros orages en février et novembre 1996 dans le Oregon Coast range et dans des fosses creusées à la main dans le terrain stable. Sur 41 sites, on a estimé le renforcement du sol dû à la cohésion fournie par les racines en déterminant la résistance en traction, les espèces, la profondeur, l'orientation, la santé relative, et la densité des racines ³1 mm de diamètre à l'intérieur d'une surface mesurée de sol. On a trouvé que la cohésion médiane latérale variait de 6,8 -23,2 kPa dans les forêts industrielles en revégétation caduque significative, à 25,6 -94,3 kPa dans les forêts naturelles dominées par une végétation de conifères. La cohésion latérale des racines dans des coupes nettes est uniformément £10 kPa. Des forêts industrielles vieilles de 100 ans ont des compositions d'espèces, une cohésion latérale de racines, et des diamètres de racines qui ressemblent plus à des coupes à blanc de 10 années qu'à des forêts naturelles. Comme telle, l'influence de la variabilité de la cohésion due aux racines sur la susceptibilité au glissement ne peut pas être déterminée seulement sur la base des classifications générales d'âge ou extrapolée en partant de la présence d'une espèce de végétation. De plus, l'héritage des remaniements anthropogéniques modifie la cohésion due aux racines pour au moins un siècle et devrait être pris en considération lorsque l'on compare la fréquence des glissements contemporains dans les forêts industrielles aux fréquences des glissements d'âge géologique. Fig. 14. Semilogarithmic plots of cumulative root cohesion and diameter distribution for different vegetation communities. The top row represents natural forests, the middle row industrial forests, and the bottom row clearcuts. Curves for individual sites are terminated at the maximum total root cohesion. Natural forests exhibit higher cohesion values for a suite of root diameters and higher maximum values. The solitary graph at the bottom of the figure represents boundaries of curves plotted in above graphs.
doi:10.1139/t01-031 fatcat:7tame2bh4nbidihy3qfxtjwr3a