Η ευστάθεια πρανών αποτελεί βασικό αντικείμενο της γεωτεχνικής μηχανικής, ιδιαίτερα σε έργα οδοποιίας και τεχνικές κατασκευές όπου η πιθανή αστοχία ενός πρανούς μπορεί να δημιουργήσει σοβαρά τεχνικά, οικονομικά και περιβαλλοντικά προβλήματα. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται αυξημένο ενδιαφέρον για τη χρήση φυσικών τεχνικών ενίσχυσης, όπως η φυτική κάλυψη, καθώς το ριζικό σύστημα των φυτών μπορεί να επηρεάσει τη μηχανική συμπεριφορά του εδάφους και να συμβάλλει στη βελτίωση της ευστάθειας πρανών. Παράλληλα, η ανάγκη για πιο βιώσιμες και περιβαλλοντικά φιλικές λύσεις έχει οδηγήσει στην ενσωμάτωση πρακτικών που συνδυάζουν γεωτεχνική ασφάλεια και περιβαλλοντική διαχείριση.

Σκοπός της παρούσας Μεταπτυχιακής Διπλωματικής Εργασίας είναι η διερεύνηση της επίδρασης της φυτικής κάλυψης στον Συντελεστή Ασφαλείας (Factor of Safety - FOS) πρανών οδικών έργων μέσω στατιστικής ανάλυσης των διαθέσιμων δεδομένων. Η εργασία εξετάζει κατά πόσο η παρουσία βλάστησης επηρεάζει θετικά την ευστάθεια των πρανών, αλλά και πόσο αξιόπιστη και πρακτικά σημαντική είναι αυτή η επίδραση.

Η μεθοδολογία βασίστηκε στη συγκριτική ανάλυση δύο περιπτώσεων, με και χωρίς φυτική κάλυψη. Τα δεδομένα οργανώθηκαν σε ζευγαρωμένες παρατηρήσεις ώστε να είναι δυνατή η άμεση σύγκριση των αποτελεσμάτων για τις ίδιες γεωτεχνικές συνθήκες. Για την στατιστική επεξεργασία χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Minitab (έκδοση 22). Εφαρμόστηκαν περιγραφικά στατιστικά μέτρα, έλεγχος κανονικότητας Anderson-Darling και paired t-test για εξαρτημένα δείγματα. Επιπλέον, αξιολογήθηκαν ο Συντελεστής Μεταβλητότητας (Coefficient of Variation - CV) και το μέγεθος επίδρασης Cohen’s d, ώστε να διερευνηθεί όχι μόνο η στατιστική σημαντικότητα αλλά και η πρακτική σημασία των αποτελεσμάτων.

Τα αποτελέσματα έδειξαν αύξηση της μέσης τιμής του Συντελεστή Ασφαλείας (FOS), στην περίπτωση παρουσίας φυτικής κάλυψης. Συγκεκριμένα, η μέση τιμή του Συντελεστή Ασφαλείας (FOS) αυξήθηκε από 1,362 χωρίς βλάστηση σε 1,795 με βλάστηση, ενώ η μέση διαφορά μεταξύ των δύο συνθηκών ήταν 0,432. Επίσης, παρατηρήθηκε μεγαλύτερη διασπορά των τιμών στην περίπτωση παρουσίας βλάστησης, γεγονός που υποδηλώνει αυξημένη μεταβλητότητα των αποτελεσμάτων στις περιπτώσεις με φυτική κάλυψη, χωρίς να είναι δυνατή η πλήρης διερεύνηση των αιτιών της λόγω του περιορισμένου μεγέθους του δείγματος.

Ο στατιστικός έλεγχος paired t-test έδωσε p-value = 0,088, τιμή που δεν θεωρήθηκε στατιστικά σημαντική για επίπεδο σημαντικότητας α = 0,05. Το αποτέλεσμα αυτό σχετίζεται κυρίως με το περιορισμένο μέγεθος του δείγματος (n = 4), το οποίο μειώνει την στατιστική ισχύ ελέγχου. Ωστόσο, το μεγάλο μέγεθος επίδρασης (Cohen’s d = 0,882) υποδηλώνει ότι η φυτική κάλυψη ενδέχεται να έχει ουσιαστική πρακτική επίδραση στην ευστάθεια των πρανών, γεγονός που χρήζει περαιτέρω διερεύνησης με μεγαλύτερο δείγμα.

Συνολικά, η εργασία αναδεικνύει τη σημασία της συνδυαστικής αξιολόγησης γεωτεχνικών και στατιστικών δεδομένων για τη λήψη τεκμηριωμένων τεχνικών αποφάσεων.

Επιπλέον, αναδεικνύεται η δυνατότητα αξιοποίησης φυσικών τεχνικών ενίσχυσης στο πλαίσιο μιας περισσότερο βιώσιμης προσέγγισης στην γεωτεχνική μηχανική, καθώς και η συμβολή της στατιστικής τεκμηρίωσης στην λήψη τεχνικών αποφάσεων σύμφωνα με τις αρχές των προτύπων ISO 9001:2015 και ISO 14001:2015.  

Λέξεις – κλειδιά:

ευστάθεια πρανών, φυτική κάλυψη, Συντελεστής Ασφαλείας (Factor of Safety - FOS), γεωτεχνική μηχανική, στατιστική ανάλυση, βιώσιμη ανάπτυξη

Slope stability is a critical subject in geotechnical engineering, particularly in road construction projects and technical infrastructures where slope failure may lead to serious technical, economic and environmental consequences. In recent years, growing interest has been observed in the use of natural reinforcement techniques, such as vegetation cover, since plant root systems can influence the mechanical behavior of soil and contribute to the improvement of slope stability. At the same time, the increasing demand for sustainable and environmentally friendly engineering solutions has encouraged the adoption of practices that combine geotechnical safety with environmental management principles.

The aim of the present Master’s Thesis is to investigate the effect of vegetation cover on the Factor of Safety (FOS) of road slopes through statistical analysis of the available data. The study examines whether the presence of vegetation has a positive influence on slope stability, while also evaluating the reliability and practical significance of this effect.

The research methodology was based on the comparative analysis of two different conditions, with and without vegetation cover. The data were organized into paired observations in order to enable direct comparison of the results under the same geotechnical conditions. Statistical processing and analysis were performed using Minitab software (version 22). Descriptive statistical measures, the Anderson-Darling normality test and paired t-test for paired samples were applied. In addition, the Coefficient of Variation (CV) and Cohen’s d effect size were evaluated in order to assess not only the statistical significance but also the practical significance of the observed differences.

The results indicated an increase in the mean value of the Factor of Safety (FOS) in the presence of vegetation cover. More specifically, the mean Factor of Safety (FOS) value increased from 1.362 in the case without vegetation cover to 1.795 in the case with vegetation cover, while the mean difference between the two examined conditions was 0.432. Furthermore, greater variability of the results was observed in the presence of vegetation cover, indicating increased variability in the corresponding measurements.  However, due to the limited sample size, it was not possible to further investigate the factors contributing to this variability.

The paired t-test produced a p-value of 0.088, which was not considered statistically significant at a significance level of α = 0.05. This finding is mainly associated with the limited sample size (n =4), which reduces the statistical power of the test. However, the large effect size (Cohen’s d = 0.882), suggests that vegetation cover may have a practically meaningful effect on slope stability, a finding that warrants further investigation using a larger sample.

Overall, the study highlights the importance of combining geotechnical evaluation with statistical analysis in order to support evidence-based technical decision making. In addition, it emphasizes the potential contribution of natural reinforcement techniques to the implementation of more sustainable approaches in geotechnical engineering and underlines the role of statistical evidence in supporting technical decision making in accordance with the principles of ISO 9001:2015 and ISO 14001:2015.

Keywords:

slope stability, vegetation cover, Factor of Safety (FOS), geotechnical engineering, statistical analysis, sustainable geotechnical engineering