exploration of HYdrogel-veGEtation Reinforcement strategy for granite Saprolites

Regeninduzierte Hangrutschungen stellen in Europa und Asien ein zunehmend hohes Risiko dar, wobei Hänge aus granitischem Restboden (GRS) aufgrund ihrer hohen Wasserempfindlichkeit besonders gefährdet sind. Die hydro-mechanischen Degradationsmechanismen von GRS sind jedoch bislang nur unzureichend verstanden, und es fehlt an kohlenstoffarmen, ökologisch nachhaltigen Lösungen, um sowohl die kurz- als auch die langfristige Hangstabilität sicherzustellen. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer ökologisch nachhaltigen, synergetischen Bewehrungsstrategie für GRS-Hänge durch die Integration proteinbasierter Hydrogele mit Vegetation. Zur Erreichung dieses Ziels kombiniert der Ansatz experimentelle Untersuchungen mit fortgeschrittener Modellierung. Auf der experimentellen Seite wird das Projekt untersuchen, wie Hydrogele die Stabilität von GRS verbessern und sich gleichzeitig schrittweise abbauen, um die Keimung von Saatgut zu fördern, sodass ein nahtloser Übergang von der anfänglichen Bewehrung hin zu einer langfristigen, vegetationsbasierten Stabilisierung ermöglicht wird. Geplante Arbeiten umfassen CT-gekoppelte Triaxialversuche zur Erfassung der mikrostrukturellen Entwicklung und der Festigkeitsänderungen, Kompatibilitätsversuche zwischen Hydrogel, Saatgut und Boden sowie großmaßstäbliche Hangmodellversuche. Auf der theoretischen Seite wird ein neuartiges Phase-Field-Modell des Wurzelwachstums entwickelt, um die Wurzelentwicklung und die hydro-mechanische Kopplung zu simulieren; dieses Modell wird anhand experimenteller Ergebnisse rigoros kalibriert. Im Einklang mit dem MSCA-Arbeitsprogramm wird dieses Projekt wissenschaftliche Wirkung entfalten, indem es die multiskalige Modellierung einer umweltfreundlichen Bodenbewehrung voranbringt, wirtschaftliche und technologische Wirkung erzielen, indem es eine kosteneffiziente und patentierbare Alternative zu konventionellen Hangsicherungsmaßnahmen schafft, und gesellschaftliche Wirkung erzeugen, indem es Hangrutschungsrisiken mindert und die Klimaanpassung in gefährdeten Regionen unterstützt.