Дзякуй за наведванне Nature.com. Версія браўзера, якой вы карыстаецеся, мае абмежаваную падтрымку CSS. Для найлепшага вопыту мы рэкамендуем вам выкарыстоўваць абноўлены браўзер (або выключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer). Тым часам, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы будзем адлюстроўваць сайт без стыляў і JavaScript.
У якасці аб'екта даследавання бяруць схіл чыгункі Суй-Чунцын, удзельнае супраціўленне глебы, электрахімію глебы (каразійны патэнцыял, акісляльна-аднаўленчы патэнцыял, градыент патэнцыялу і pH), аніёны глебы (агульная колькасць растваральных соляў, Cl-, SO42- і) і пажыўнасць глебы. (Утрыманне вільгаці, арганічныя рэчывы, агульны азот, шчолачна-гідралізаваны азот, даступны фосфар, даступны калій) Пры розных умовах lopes, ступень карозіі ацэньваецца ў адпаведнасці з індывідуальнымі паказчыкамі і комплекснымі паказчыкамі штучнай глебы. У параўнанні з іншымі фактарамі, вада аказвае найбольшы ўплыў на карозію ахоўнай сеткі для схілаў, а затым утрыманне аніёнаў. Агульная колькасць растваральнай солі аказвае ўмераны ўплыў на карозію ахоўнай сеткі для схілаў, а блукаючы ток аказвае ўмераны ўплыў на карозію ахоўнай сеткі для схілаў. Ступень карозіі ўзораў глебы быў комплексна ацэнены, і карозія на верхнім схіле была ўмеранай, а карозія на сярэднім і ніжнім схілах была моцнай. Арганічнае рэчыва ў глебе значна карэлявала з патэнцыяльным градыентам. Даступны азот, даступны калій і даступны фосфар значна карэлявалі з аніёнамі. Размеркаванне пажыўных рэчываў у глебе ўскосна звязана з тыпам схілу.
Пры будаўніцтве чыгунак, шашэйных дарог і водаахоўных аб'ектаў часта немагчыма пазбегнуць горных праёмаў. З-за гор на паўднёвым захадзе Кітая пры будаўніцтве чыгункі патрабуецца значнае раскопванне гор. Гэта разбурае першапачатковую глебу і расліннасць, утвараючы адкрытыя камяністыя схілы. Такая сітуацыя прыводзіць да апоўзняў і эрозіі глебы, што пагражае бяспецы чыгуначнага транспарту. Апоўзні шкодзяць дарожнаму руху, асабліва пасля землятрусу ў Вэньчуані 12 мая 2008 года. Апоўзні сталі шырока распаўсюджаным і сур'ёзным землятрусам1.Падчас ацэнкі 4243 кіламетраў асноўных магістральных дарог у правінцыі Сычуань у 2008 годзе адбылося 1736 моцных землятрусаў на дарожным палатне і падпорных сценках схілаў, што складае 39,76% ад агульнай працягласці ацэнкі. Прамыя эканамічныя страты ад пашкоджання дарог перавысілі 58 мільярдаў юаняў 2,3. Сусветныя прыклады паказваюць, што геанебяспека пасля землятрусу можа працягвацца не менш за 10 гадоў (землятрус на Тайвані) і нават 40-50 гадоў (землятрус у Канта ў Японіі)4,5.Градыент з'яўляецца асноўным фактарам, які ўплывае на небяспеку землятрусу6,7.Таму неабходна падтрымліваць ухіл дарогі і ўмацоўваць яе ўстойлівасць.Расліны гуляюць незаменную ролю ў абароне схілаў і аднаўленні экалагічнага ландшафту8.У параўнанні са звычайнымі глебавымі схіламі, скальныя схілы не маюць назапашванне пажыўных фактараў, такіх як арганічныя рэчывы, азот, фосфар і калій, і не маюць глебавага асяроддзя, неабходнага для росту расліннасці. З-за такіх фактараў, як вялікі схіл і дажджавая эрозія, глеба на схіле лёгка губляецца. Навакольнае асяроддзе на схіле жорсткае, не хапае неабходных умоў для росту раслін, а глеба на схіле не падтрымлівае ўстойлівасць 9. Апырскванне схілаў асноўным матэрыялам для пакрыцця глебы для абароны схілу з'яўляецца звычайнай з'явай у маёй краіне выкарыстоўваецца тэхналогія экалагічнага аднаўлення схілаў. Штучная глеба, якая выкарыстоўваецца для апырсквання, складаецца з шчэбеню, зямлі сельскагаспадарчых угоддзяў, саломы, комплексных угнаенняў, водаўтрымоўвальніка і клею (звычайна выкарыстоўваюцца клеі ўключаюць портландцемент, арганічны клей і эмульгатар асфальту) у пэўнай прапорцыі. Тэхнічны працэс: спачатку пакладзеце калючы дрот на камень, затым замацуеце калючы дрот заклёпкі і анкерныя балты, і, нарэшце, распыліце штучную глебу, якая змяшчае насенне, на схіле з дапамогай спецыяльнага распыляльніка. У асноўным выкарыстоўваецца ромбападобная металічная сетка 14 #, цалкам ацынкаваная, са стандартам сеткі 5 см × 5 см і дыяметрам 2 мм. Металічная сетка дазваляе глебавай матрыцы ўтвараць трывалую маналітную пліту на паверхні скалы. Металічная сетка падвяргаецца карозіі ў глебе. , таму што сама глеба з'яўляецца электралітам, і ступень карозіі залежыць ад характарыстык глебы. Ацэнка фактараў карозіі глебы мае вялікае значэнне для ацэнкі выкліканай глебай эрозіі металічнай сеткі і ліквідацыі небяспекі апоўзня.
Мяркуецца, што карані раслін гуляюць вырашальную ролю ў стабілізацыі схілаў і барацьбе з эрозіяй 10,11,12,13,14. Для стабілізацыі схілаў ад неглыбокіх апоўзняў можна выкарыстоўваць расліннасць, таму што карані раслін могуць замацоўваць глебу для прадухілення апоўзняў 15,16,17. Драўняная расліннасць, асабліва дрэвы, дапамагае прадухіліць неглыбокія апоўзні 18. Трывалая ахоўная структура, утвораная вертыкальнымі і бакавымі каранёвыя сістэмы раслін, якія дзейнічаюць як умацоўваючыя груды ў глебе. Развіццё мадэляў архітэктуры каранёў абумоўлена генамі, і глебавае асяроддзе адыгрывае вырашальную ролю ў гэтых працэсах. Карозія металаў вар'іруецца ў залежнасці ад глебавага асяроддзя 20. Ступень карозіі металаў у глебе можа вар'іравацца ад даволі хуткага растварэння да нязначнага ўздзеяння 21. Штучная глеба моцна адрозніваецца ад сапраўднай «глебы». Фарміраванне натуральных глеб з'яўляецца вынікам узаемадзеянне паміж знешнім асяроддзем і рознымі арганізмамі на працягу дзясяткаў мільёнаў гадоў 22,23,24. Да таго, як драўняная расліннасць сфармуе ўстойлівую каранёвую сістэму і экасістэму, ці можа металічная сетка ў спалучэнні з каменным схілам і штучнай глебай бяспечна функцыянаваць, непасрэдна звязана з развіццём прыроднай гаспадаркі, бяспекай жыцця і паляпшэннем экалагічнага асяроддзя.
Аднак карозія металаў можа прывесці да велізарных страт. Згодна з даследаваннем, праведзеным у Кітаі ў пачатку 1980-х гадоў на хімічным машынабудаванні і іншых галінах прамысловасці, страты, выкліканыя карозіяй металаў, склалі 4% ад агульнага аб'ёму прадукцыі. Такім чынам, вельмі важна вывучыць механізм карозіі і прыняць ахоўныя меры для эканамічнага будаўніцтва. Глеба - гэта складаная сістэма газаў, вадкасцей, цвёрдых рэчываў і мікраарганізмаў. Мікробны метабаліт s можа выклікаць карозію матэрыялаў, а блукаючыя токі таксама могуць выклікаць карозію. Таму важна прадухіляць карозію металаў, якія знаходзяцца ў глебе. У цяперашні час даследаванні карозіі металаў у глыбіні ў асноўным засяроджваюцца на (1) фактарах, якія ўплываюць на карозію металаў у глыбіні зямлі25;(2) метады абароны металу26,27;(3) метады ацэнкі ступені карозіі металу28;Карозія ў розных асяроддзях. Тым не менш, усе глебы ў даследаванні былі натуральнымі і прайшлі дастатковыя працэсы глебаўтварэння. Аднак няма паведамленняў аб штучнай эрозіі глебы чыгуначных скальных адхонаў.
У параўнанні з іншымі каразійнымі асяроддзямі, штучная глеба мае такія характарыстыкі, як неліквіднасць, неаднастайнасць, сезоннасць і рэгіянальнасць. Карозія металаў у штучных глебах выклікаецца электрахімічным узаемадзеяннем паміж металамі і штучнымі глебамі. Акрамя прыроджаных фактараў, хуткасць карозіі металу таксама залежыць ад навакольнага асяроддзя. На карозію металу ўплываюць розныя фактары паасобку або ў камбінацыі, такія як утрыманне вільгаці, утрыманне кіслароду, агульнае ўтрыманне растваральнай солі, ўтрыманне аніёнаў і іёнаў металаў, pH, глебавыя мікробы30,31,32.
За 30 гадоў практыкі пытанне аб тым, як назаўсёды захаваць штучныя глебы на камяністых схілах, было праблемай33. Кусты або дрэвы не могуць расці на некаторых схілах пасля 10 гадоў ручнога догляду з-за эрозіі глебы. Бруд на паверхні металічнай сеткі ў некаторых месцах быў змыты. З-за карозіі некаторыя металічныя сеткі патрэскаліся і страцілі ўсю глебу над і пад імі (малюнак 1). даследаванні карозіі чыгуначных схілаў у асноўным сканцэнтраваны на карозіі сеткі зазямлення чыгуначных падстанцый, карозіі блукаючых токаў, выкліканай лёгкай чыгункай, і карозіі чыгуначных мастоў34,35, пуцей і іншага транспартнага абсталявання36. Паведамленняў аб карозіі металічнай сеткі для абароны чыгуначных схілаў не паступала. У гэтым артыкуле даследуюцца фізічныя, хімічныя і электрахімічныя ўласцівасці штучных глеб на паўднёва-заходнім скальным схіле Суйюйскай чыгункі з мэтай прагназавання карозіі металу шляхам ацэнкі ўласцівасцей глебы і забеспячэння тэарэтычнай і практычнай асновы для аднаўлення глебавых экасістэм і штучнага аднаўлення. Штучны схіл.
Выпрабавальны палігон размешчаны ў пагорыстай мясцовасці Сычуань (30°32′N, 105°32′E) каля чыгуначнай станцыі Суйнін. Тэрыторыя размешчана ў цэнтры Сычуаньскай катлавіны, з невысокімі гарамі і пагоркамі, з простай геалагічнай структурай і плоскім рэльефам. Эрозія, разрэз і назапашванне вады ствараюць эродаваныя пагорыстыя ландшафты. Карэнная парода ў асноўным складаецца з вапняка, а пакрыццё ў асноўным чыстае пясок і аргілліт. Суцэльнасць дрэнная, а парода ўяўляе сабой блокавую структуру. Даследуемая вобласць мае субтрапічны вільготны мусонны клімат з сезоннымі асаблівасцямі ранняй вясны, гарачага лета, кароткай восені і позняй зімы. Ападкі багатыя, святло і цеплавыя рэсурсы багатыя, безмарозны перыяд працяглы (у сярэднім 285 дзён), клімат мяккі, сярэднегадавая тэмпература 17,4°C, сярэдняя тэмпература самага гарачага месяца (A жнівень) 27,2°C, максімальная тэмпература 39,3°C. Самы халодны месяц - студзень (сярэдняя тэмпература 6,5°C), мінімальная тэмпература -3,8°C, сярэднегадавая колькасць ападкаў 920 мм, у асноўным у ліпені і жніўні. Колькасць ападкаў вясной, летам, восенню і зімой моцна адрозніваецца.Доля ападкаў у кожную пару года складае адпаведна 19-21%, 51-54%, 22-24% і 4-5%.
Даследчая пляцоўка ўяўляе сабой схіл каля 45° на схіле чыгункі Юй-Суй, пабудаванай у 2003 г. У красавіку 2012 г. яна выходзіць на поўдзень у межах 1 км ад чыгуначнай станцыі Суйнін.Натуральны схіл быў выкарыстаны ў якасці кантролю. Экалагічнае аднаўленне схілу выкарыстоўвае замежную тэхналогію апырсквання глебы для экалагічнага аднаўлення. У адпаведнасці з вышынёй бакавога схілу чыгункі схіл можна падзяліць на схіл уверх, сярэдні схіл і схіл (мал. 2). Паколькі таўшчыня зрэзанага схілу складае каля 10 см, штучная глеба складае каля 10 см, каб пазбегнуць забруджвання прадуктамі карозіі металічнай сеткі глебы, мы выкарыстоўваем толькі рыдлёўку з нержавеючай сталі, каб атрымаць паверхню глебы на 0-8 см. Чатыры копіі былі ўстаноўлены для кожнага становішча схілу, з 15-20 выпадковымі кропкамі адбору пробаў на паўтор. Кожная копія ўяўляе сабой сумесь з 15-20 выпадковым чынам вызначаных з кропак адбору пробаў S-вобразнай лініі. Яго свежая вага складае каля 500 грам. Прынясіце ўзоры назад у лабараторыю ў поліэтыленавых пакетах на маланкі для апрацоўкі. Глеба натуральна сушыцца на паветры, а жвір і рэшткі жывёл і раслін выбіраюцца, здрабняюцца агатавай палачкай і прасейваюцца нейлонавым сітам 20 меш і 100 меш, за выключэннем грубых часціц.
Удзельнае супраціўленне глебы вымяралася тэстарам супраціву зазямлення VICTOR4106 вытворчасці Shengli Instrument Company;у палявых умовах вымяралася ўдзельнае супраціўленне глебы;вільготнасць глебы вымяралася метадам сушкі. Партатыўны лічбавы прыбор mv/pH DMP-2 мае высокі ўваходны супраціў для вымярэння патэнцыялу карозіі глебы. Градыент патэнцыялу і акісляльна-аднаўленчы патэнцыял вызначаліся партатыўным лічбавым mv/pH DMP-2, агульная колькасць растваральнай солі ў глебе вызначалася метадам высушвання рэшткаў, утрыманне іёнаў хларыду ў глебе вызначалася метадам тытравання AgNO3 (метад Мора), утрыманне сульфату ў глебе вызначалі ўскосным метадам тытравання ЭДТА, метадам тытравання з падвойным індыкатарам для вызначэння карбанату і бікарбанату глебы, метадам награвання біхроматам калію для вызначэння арганічнага рэчыва глебы, метадам дыфузіі шчолачнага раствора для вызначэння азоту шчолачнага гідролізу глебы, расшчапленнем H2SO4-HClO4 каларыметрычным метадам Mo-Sb. Агульны фосфар у глебе і даступнае ўтрыманне фосфару ў глебе вызначалі метадам Олсена (0,05 моль). /л раствора NaHCO3 у якасці экстрагента), а агульнае ўтрыманне калію ў глебе вызначалі фатаметрычна-полымевай фотаметрыяй з гідраксідам натрыю.
Эксперыментальныя дадзеныя былі першапачаткова сістэматызаваны. SPSS Statistics 20 выкарыстоўваўся для выканання сярэдняга, стандартнага адхілення, аднабаковага ANOVA і карэляцыйнага аналізу чалавека.
У табліцы 1 прадстаўлены электрамеханічныя ўласцівасці, аніёны і пажыўныя рэчывы глеб з рознымі схіламі. Патэнцыял карозіі, удзельнае супраціўленне глебы і градыент патэнцыялу з усходу на захад розных схілаў былі значнымі (P <0,05). Акісляльна-аднаўленчы патэнцыял спуску, сярэдзіны схілу і натуральнага схілу быў значным (P <0,05). Градыент патэнцыялу, перпендыкулярны рэйцы, гэта значыць градыент патэнцыялу з поўначы на ​​поўдзень, уверх>ўніз>сярэдні схіл. Значэнне pH глебы было ў парадку спуску>ўздыму>сярэдняга схілу>натуральнага схілу. Агульная колькасць растваральнай солі пры натуральным схіле была значна вышэйшая, чым на чыгуначным схіле (P <0,05). Агульнае ўтрыманне растваральнай солі ў глебе чыгуначнага схілу трэцяга класа перавышае 500 мг/кг, і агульная колькасць растваральнай солі аказвае ўмераны ўплыў на карозія металу. Утрыманне арганічных рэчываў у глебе было самым высокім на натуральным схіле і самым нізкім на схіле (P <0,05). Агульнае ўтрыманне азоту было самым высокім на сярэднім схіле і самым нізкім на схіле ў гару;даступнае ўтрыманне азоту было самым высокім на схіле і сярэднім схіле, а самым нізкім на натуральным схіле;агульнае ўтрыманне азоту на ўздыме і схіле чыгункі было ніжэй, але даступнае ўтрыманне азоту было вышэй. Гэта сведчыць аб хуткай мінералізацыі арганічнага азоту ў гару і ўніз. Даступнае ўтрыманне калію такое ж, як і даступнага фосфару.
Удзельнае супраціўленне глебы - гэта паказчык, які паказвае электраправоднасць і асноўны параметр для ацэнкі карозіі глебы. Да фактараў, якія ўплываюць на ўдзельнае супраціўленне глебы, адносяцца ўтрыманне вільгаці, агульнае ўтрыманне растваральнай солі, pH, структура глебы, тэмпература, утрыманне арганічных рэчываў, тэмпература глебы і герметычнасць. Наогул кажучы, глебы з нізкім удзельным супраціўленнем з'яўляюцца больш агрэсіўнымі, і наадварот. Выкарыстанне ўдзельнага супраціву для ацэнкі каразійнасці глебы - гэта метад, які звычайна выкарыстоўваецца ў розных краінах У табліцы 1 паказаны крытэрыі ацэнкі ступені каразійнасці для кожнага асобнага індэкса37,38.
Згодна з вынікамі выпрабаванняў і стандартамі ў маёй краіне (табліца 1), калі каразійнасць глебы ацэньваецца толькі па ўдзельным супраціўленні глебы, глеба на схіле ўзвышша з'яўляецца моцна каразійнай;глеба на схіле ўмерана каразійная;каразійнасць глебы на сярэднім схіле і натуральным схіле адносна нізкая слабая.
Удзельнае супраціўленне глебы схілу ўзвышша значна ніжэйшае, чым у іншых частках схілу, што можа быць выклікана дажджавой эрозіяй. Верхні пласт глебы на схіле разам з вадой цячэ да сярэдняга схілу, так што металічная ахоўная сетка для схілу ўздыму знаходзіцца блізка да верхняга пласта глебы. Некаторыя металічныя сеткі былі адкрыты і нават падвешаны ў паветры (малюнак 1). Удзельнае супраціўленне глебы было вымерана на месцы;адлегласць паміж палямі - 3 м;глыбіня забівання паль была ніжэй за 15 см. Аголеная металічная сетка і іржа, якая адслойваецца, могуць перашкодзіць вынікам вымярэнняў. Такім чынам, ненадзейна ацэньваць каразійнасць глебы толькі па індэксе ўдзельнага супраціву глебы. Пры комплекснай ацэнцы карозіі ўдзельнае супраціўленне глебы на ўздыме не ўлічваецца.
З-за высокай адноснай вільготнасці шматгадовае вільготнае паветра ў раёне Сычуань выклікае больш сур'ёзную карозію металічнай сеткі, якая знаходзіцца пад уздзеяннем паветра, чым металічная сетка, закапаная ў глебу. цяжка ўтварыць каранёвую сістэму ў гару, каб зацвярдзець глебу. У той жа час, рост раслін можа таксама палепшыць якасць глебы і павялічыць утрыманне гумусу ў глебе, які можа не толькі ўтрымліваць ваду, але і забяспечваць добрае асяроддзе для росту і размнажэння жывёл і раслін, тым самым памяншаючы страты глебы. Такім чынам, на ранняй стадыі будаўніцтва больш драўняных насення трэба высейваць на ўздыме, а таксама трэба пастаянна дадаваць водаўтрымліваючы агент і накрываць яго плёнкай для абароны, каб паменшыць эрозію глебы ўзвышша дажджавой вадой.
Патэнцыял карозіі з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на карозію ахоўнай сеткі схілу на трохузроўневым схіле, і мае найбольшы ўплыў на схіл угору (табліца 2). У нармальных умовах патэнцыял карозіі ў дадзеным асяроддзі практычна не змяняецца. Прыкметныя змены могуць быць выкліканы блукаючымі токамі. Блукаючыя токі адносяцца да токаў 40, 41, 42, якія працякаюць у дарожнае палатно і глебу, калі транспартныя сродкі карыстаюцца грамадскім транспартам. З развіццём транспартнай сістэмы чыгуначная транспартная сістэма маёй краіны дасягнула шырокамаштабнай электрыфікацыі, і нельга ігнараваць карозію закапаных металаў, выкліканую ўцечкай пастаяннага току з электрыфікаваных чыгунак. У цяперашні час градыент патэнцыялу глебы можа быць выкарыстаны, каб вызначыць, ці ёсць у глебе парушэнні блукаючага току. Калі градыент патэнцыялу паверхні глебы меншы за 0,5 мв/м, блукаючы ток нізка;калі градыент патэнцыялу знаходзіцца ў дыяпазоне ад 0,5 мв/м да 5,0 мв/м, блукаючы ток умераны;калі градыент патэнцыялу большы за 5,0 мв/м, узровень блукаючага току высокі. Плаваючы дыяпазон градыенту патэнцыялу (EW) сярэдзіны схілу, уздыму і спуску паказаны на малюнку 3. Што тычыцца плывучага дыяпазону, у кірунках усход-захад і поўнач-поўдзень сярэдзіны схілу ёсць умераныя блукаючыя токі. Такім чынам, блукаючы ток з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на карозія металічных сетак на сярэднім схіле і ўніз, асабліва на сярэднім схіле.
Як правіла, акісляльна-аднаўленчы патэнцыял глебы (Eh) вышэй за 400 мВ паказвае акісляльную здольнасць, вышэй 0-200 мВ - сярэднюю аднаўленчую здольнасць, а ніжэй за 0 мВ - вялікую аднаўленчую здольнасць. Чым ніжэй акісляльна-аднаўленчы патэнцыял глебы, тым большая каразійная здольнасць глебавых мікраарганізмаў да металаў44. Па акісляльна-аднаўленчаму патэнцыялу можна прадказаць тэндэнцыю глебавай мікробнай карозіі. Даследаванне паказала, што глеба акісляльна-аднаўленчы патэнцыял трох схілаў быў большы за 500 мВ, а ўзровень карозіі быў вельмі малым. Гэта сведчыць аб добрым стане вентыляцыі глебы на схіле, што не спрыяе карозіі анаэробных мікраарганізмаў у глебе.
Папярэднія даследаванні паказалі, што ўплыў pH глебы на эрозію глебы відавочны. Пры ваганні значэння pH хуткасць карозіі металічных матэрыялаў істотна ўплывае. pH глебы цесна звязаны з тэрыторыяй і мікраарганізмамі ў глебе45,46,47. Наогул кажучы, уплыў pH глебы на карозію металічных матэрыялаў у слабашчолачнай глебе не відавочны. Глебы трох чыгуначных схілаў усе шчолачны, таму ўплыў pH на карозію металічнай сеткі слабы.
Як відаць з табліцы 3, карэляцыйны аналіз паказвае, што акісляльна-аднаўленчы патэнцыял і становішча нахілу значна станоўча карэлююць (R2 = 0,858), патэнцыял карозіі і градыент патэнцыялу (SN) значна станоўча карэлююць (R2 = 0,755), а акісляльна-аднаўленчы патэнцыял і градыент патэнцыялу (SN) значна станоўча карэлююць (R2 = 0,755).Існавала значная адмоўная карэляцыя паміж патэнцыялам і pH (R2 = -0,724). Становішча нахілу значна станоўча карэлюе з акісляльна-аднаўленчым патэнцыялам. Гэта паказвае, што існуюць адрозненні ў мікраасяроддзі розных палажэнняў нахілу, а глебавыя мікраарганізмы цесна звязаны з акісляльна-аднаўленчым патэнцыялам48, 49, 50. Акісляльна-аднаўленчы патэнцыял істотна адмоўна карэлюе з pH51,52. Гэтая сувязь паказвае, што pH і Eh значэнні не заўсёды змяняліся сінхронна падчас акісляльна-аднаўленчага працэсу ў глебе, але мелі адмоўную лінейную залежнасць. Патэнцыял карозіі металу можа адлюстроўваць адносную здольнасць атрымліваць і губляць электроны. Хоць патэнцыял карозіі значна станоўча карэлюе з градыентам патэнцыялу (SN), градыент патэнцыялу можа быць выкліканы лёгкай стратай металам электронаў.
Агульнае ўтрыманне растваральнай солі ў глебе цесна звязана з каразійнасцю глебы. Наогул кажучы, чым вышэй салёнасць глебы, тым ніжэй удзельнае супраціўленне глебы, што павялічвае супраціўленне глебы. У глебавых электралітах не толькі аніёны і розныя дыяпазоны, але і каразійныя ўплывы ў асноўным з'яўляюцца карбанатамі, хларыдамі і сульфатамі. Акрамя таго, агульнае ўтрыманне растваральнай солі ў глебе ўскосна ўплывае на карозію праз уплыў іншых фактараў, такіх як эфект электраэнергіі. дэ патэнцыял у металах і растваральнасць кіслароду ў глебе53.
Большасць растваральных іёнаў, дысацыяваных у глебе, непасрэдна не ўдзельнічаюць у электрахімічных рэакцыях, але ўплываюць на карозію металаў праз удзельнае супраціўленне глебы. Чым вышэй салёнасць глебы, тым мацней праводнасць глебы і мацнейшая эрозія глебы. Утрыманне салёнасці ў глебе на натуральных схілах значна вышэйшае, чым на схілах чыгункі, што можа быць звязана з тым, што натуральныя схілы багатыя расліннасцю, якая спрыяе глебе і эканомія вады. Іншай прычынай можа быць тое, што на натуральным схіле адбылося спелае глебаўтварэнне (матэрыял глебы, утвораны выветрываннем горных парод), але глеба чыгуначнага схілу складаецца з фрагментаў дробленага каменя ў якасці матрыцы «штучнай глебы» і не прайшла дастаткова працэсу глебаўтварэння.Мінералы не выдзяляюцца. Акрамя таго, іёны солі ў глыбокай глебе натуральных схілаў падымаліся праз капілярнае дзеянне падчас павярхоўнага выпарэння і назапашваліся ў паверхні глебы, што прыводзіць да павелічэння ўтрымання іёнаў солі ў паверхні глебы. Таўшчыня глебы чыгуначнага схілу менш за 20 см, што прыводзіць да немагчымасці верхняга пласта глебы дапаўняць соль з глыбіні глебы.
Станоўчыя іёны (такія як K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+ і інш.) мала ўплываюць на карозію глебы, у той час як аніёны гуляюць значную ролю ў электрахімічным працэсе карозіі і аказваюць істотны ўплыў на карозію металу. Cl− можа паскараць карозію анода і з'яўляецца найбольш агрэсіўным аніёнам;чым вышэй утрыманне Cl−, тым мацнейшая карозія глебы. SO42− не толькі спрыяе карозіі сталі, але таксама выклікае карозію некаторых бетонных матэрыялаў54. Таксама раз'ядае жалеза. У серыі эксперыментаў з кіслай глебай было выяўлена, што хуткасць карозіі прапарцыйная кіслотнасці глебы55. Хларыд і сульфат з'яўляюцца асноўнымі кампанентамі растваральных соляў, якія могуць непасрэдна паскараць кавітацыю металаў. Даследаванні паказалі, што каразійная страта вагі вугляродзістай сталі ў шчолачных глебах амаль прапарцыйная дадатку хларыдных і сульфатных іёнаў56,57. Lee et al.выявілі, што SO42- можа перашкаджаць карозіі, але спрыяць развіццю каразійных ямак, якія ўжо ўтварыліся58.
У адпаведнасці са стандартам ацэнкі каразійнасці глебы і вынікамі выпрабаванняў, утрыманне хларыд-іёнаў у кожным узоры глебы на схіле было вышэй за 100 мг/кг, што сведчыць аб моцнай каразійнасці глебы. Утрыманне сульфат-іёнаў як на схілах у гару, так і ўніз было вышэй за 200 мг/кг і ніжэй за 500 мг/кг, а глеба была ўмерана раз'ядзена. Утрыманне сульфат-іёнаў на сярэднім схіле ніжэй за 200 мг/ кг, і карозія глебы слабая. Калі глебавая асяроддзе змяшчае высокую канцэнтрацыю, яна будзе ўдзельнічаць у рэакцыі і ствараць каразійную накіп на паверхні металічнага электрода, тым самым запавольваючы рэакцыю карозіі. Па меры павелічэння канцэнтрацыі накіп можа раптоўна разбурыцца, тым самым значна паскараючы хуткасць карозіі;калі канцэнтрацыя працягвае павялічвацца, каразійная луска пакрывае паверхню металічнага электрода, і хуткасць карозіі зноў дэманструе тэндэнцыю да запаволення59. Даследаванне паказала, што колькасць у глебе было меншым і таму мала ўплывала на карозію.
Згодна з табліцай 4, карэляцыя паміж нахілам і аніёнамі глебы паказала, што існуе значная станоўчая карэляцыя паміж нахілам і іёнамі хларыду (R2=0,836) і значная станоўчая карэляцыя паміж нахілам і агульнай колькасцю растваральных соляў (R2=0,742).
Гэта сведчыць аб тым, што павярхоўны сцёк і эрозія глебы могуць быць адказнымі за змены агульнай колькасці растваральных соляў у глебе. Існавала значная станоўчая карэляцыя паміж агульнай колькасцю растваральных соляў і іёнамі хларыду, што можа быць звязана з тым, што агульная колькасць растваральных соляў з'яўляецца групай іёнаў хларыду, а ўтрыманне агульных растваральных соляў вызначае ўтрыманне іёнаў хларыду ў глебавых растворах. Такім чынам, мы можам ведаць, што розніца ва ўхіле можа выклікаць моцную карозію частка металічнай сеткі.
Арганічныя рэчывы, агульны азот, даступны азот, даступны фосфар і даступны калій з'яўляюцца асноўнымі пажыўнымі рэчывамі глебы, якія ўплываюць на якасць глебы і паглынанне пажыўных рэчываў каранёвай сістэмай. Пажыўныя рэчывы глебы з'яўляюцца важным фактарам, які ўплывае на мікраарганізмы ў глебе, таму варта вывучыць, ці існуе карэляцыя паміж пажыўнымі рэчывамі глебы і карозіяй металу. Чыгунка Суйюй была завершана ў 2003 годзе , што азначае, што ў штучнай глебе толькі 9 гадоў назапашвалася арганічнае рэчыва. З-за асаблівасцей штучнай глебы неабходна добра разумець пажыўныя рэчывы ў штучнай глебе.
Даследаванне паказвае, што ўтрыманне арганічнага рэчыва з'яўляецца самым высокім у глебе натуральнага схілу пасля ўсяго працэсу глебаўтварэння. Утрыманне арганічнага рэчыва ў глебе з нізкім ухілам было самым нізкім. З-за ўплыву выветрывання і павярхоўнага сцёку пажыўныя рэчывы глебы будуць назапашвацца на сярэдзіне схілу і ўнізе, утвараючы тоўсты пласт гумусу. Аднак з-за дробных часціц і дрэннай устойлівасці глебы з нізкім ухілам арганічныя рэчывы лёгка пераносяцца раскладаюцца мікраарганізмамі. Даследаванне паказала, што расліннасць на сярэдніх схілах і ўнізах была высокай і разнастайнасцю, але аднастайнасць была нізкай, што можа прывесці да нераўнамернага размеркавання пажыўных рэчываў на паверхні. Тоўсты пласт гумусу ўтрымлівае ваду, і глебавыя арганізмы актыўныя. Усё гэта паскарае раскладанне арганічных рэчываў у глебе.
Утрыманне шчолачна-гідралізаванага азоту ў чыгуначных дарогах уверх, на сярэднім і ўнізе было вышэй, чым на натуральным схіле, што сведчыць аб тым, што ўзровень мінералізацыі арганічнага азоту на схіле чыгункі быў значна вышэй, чым у натуральным схіле. Чым меншыя часціцы, тым больш няўстойлівая структура глебы, тым лягчэй мікраарганізмам раскладаць арганічныя рэчывы ў запаўняльніках, і тым большы пул мінералізаванага арганічнага азоту60,61. У адпаведнасці з вынікамі даследавання 62, утрыманне дробных агрэгатаў у глебе чыгуначных схілаў было значна вышэй, чым на натуральных схілах. Таму неабходна прыняць адпаведныя меры для павышэння ўтрымання ўгнаенняў, арганічных рэчываў і азоту ў глебе чыгуначных схілаў, а таксама для паляпшэння ўстойлівага выкарыстання глебы. наяўны фосфар і даступны калій, выкліканыя павярхоўным сцёкам, складаюць ад 77,27% да 99,79% агульных страт на схіле чыгункі. Павярхоўны сцёк можа быць галоўным фактарам даступных страт пажыўных рэчываў у глебах схілаў63,64,65.
Як паказана ў табліцы 4, існуе значная станоўчая карэляцыя паміж становішчам схілу і даступным фосфарам (R2=0,948), і карэляцыя паміж становішчам схілу і даступным каліем была такой жа (R2=0,898). Гэта паказвае, што становішча схілу ўплывае на ўтрыманне даступнага фосфару і даступнага калію ў глебе.
Градыент з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на ўтрыманне арганічных рэчываў у глебе і ўзбагачэнне азотам66, і чым меншы градыент, тым большая хуткасць узбагачэння. Для ўзбагачэння глебы пажыўнымі рэчывамі страта пажыўных рэчываў была аслаблена, і ўплыў становішча схілу на ўтрыманне арганічных рэчываў у глебе і агульнае ўзбагачэнне азоту не быў відавочным. Розныя тыпы і колькасць раслін на розных схілах маюць розныя арганічныя кіслоты, якія вылучаюцца каранямі раслін. Арганічныя кіслоты з'яўляюцца спрыяе фіксацыі даступнага фосфару і даступнага калію ў глебе. Такім чынам, была значная карэляцыя паміж становішчам схілу і даступным фосфарам, а таксама становішчам схілу і даступным каліем.
Каб высветліць сувязь паміж пажыўнымі рэчывамі глебы і карозіяй глебы, неабходна прааналізаваць карэляцыю. Як паказана ў табліцы 5, акісляльна-аднаўленчы патэнцыял значна адмоўна карэлюе з даступным азотам (R2 = -0,845) і значна станоўча карэлюе з даступным фосфарам (R2 = 0,842) і даступным каліем (R2 = 0,980). Акісляльна-аднаўленчы патэнцыял адлюстроўвае якасць акісляльна-аднаўленчага працэсу, на які звычайна ўплываюць некаторыя фізічныя і хімічныя ўласцівасці глебы, а затым уплывае на шэраг уласцівасцей глебы. Такім чынам, гэта важны фактар ​​у вызначэнні напрамку трансфармацыі пажыўных рэчываў у глебе67. ​​Розныя акісляльна-аднаўленчыя якасці могуць прывесці да розных станаў і даступнасці фактараў харчавання. Такім чынам, акісляльна-аднаўленчы патэнцыял мае значную карэляцыю з даступным азотам, даступным фосфарам і даступным каліем.
У дадатак да ўласцівасцей металу, патэнцыял карозіі таксама звязаны са ўласцівасцямі глебы. Патэнцыял карозіі значна адмоўна карэлюе з арганічным рэчывам, што паказвае на тое, што арганічнае рэчыва аказвала значны ўплыў на патэнцыял карозіі. Акрамя таго, арганічнае рэчыва таксама значна адмоўна карэлюе з градыентам патэнцыялу (SN) (R2=-0,713) і сульфат-іёнам (R2=-0,671), што сведчыць аб тым, што ўтрыманне арганічнага рэчыва таксама ўплывае на градыент патэнцыялу (SN) і сульфат ion..Была значная адмоўная карэляцыя паміж pH глебы і даступным каліем (R2 = -0,728).
Даступны азот значна адмоўна карэляваў з агульнай колькасцю растваральных соляў і іёнаў хларыду, а даступны фосфар і даступны калій значна станоўча карэлявалі з агульнай колькасцю растваральных соляў і іёнаў хларыду. Гэта сведчыць аб тым, што даступнае ўтрыманне пажыўных рэчываў істотна ўплывае на колькасць агульных растваральных соляў і іёнаў хларыду ў глебе, а аніёны ў глебе не спрыяюць назапашванню і паступленню даступных пажыўных рэчываў. Агульны нітра ген істотна адмоўна карэлюе з сульфат-іёнам і значна станоўча карэлюе з бікарбанатам, паказваючы, што агульны азот уплываў на ўтрыманне сульфату і бікарбанату. Расліны маюць невялікі попыт на сульфат-іёны і бікарбанат-іёны, таму большасць з іх вольныя ў глебе або паглынаюцца глебавымі калоідамі. Іёны бікарбанату спрыяюць назапашванню азоту ў глебе, а сульфат-іёны зніжаюць даступнасць азоту ў глеба. Такім чынам, адпаведнае павелічэнне ўтрымання даступнага азоту і перагною ў глебе спрыяе зніжэнню каразійнай актыўнасці глебы.
Глеба - сістэма са складаным складам і ўласцівасцямі.Каразійнасць глебы з'яўляецца вынікам сінэргічнага дзеяння шматлікіх фактараў.Такім чынам, для ацэнкі каразійнасці глебы звычайна выкарыстоўваецца комплексны метад ацэнкі. Са спасылкай на «Кодэкс геатэхнічных даследаванняў» (GB50021-94) і метады выпрабаванняў Кітайскай сеткі выпрабаванняў карозіі глебы, ступень каразіі глебы можа быць комплексна ацэнена ў адпаведнасці з наступнымі стандартамі: (1) Ацэнка - слабая карозія, калі толькі слабая карозія, няма ўмеранай або моцнай карозіі Сіён;(2) калі няма моцнай карозіі, яна ацэньваецца як умераная карозія;(3) калі ёсць адно ці два месцы моцнай карозіі, гэта ацэньваецца як моцная карозія;(4) калі ёсць 3 або больш месцаў моцнай карозіі, яна ацэньваецца як моцная карозія для моцнай карозіі.
У адпаведнасці з удзельным супраціўленнем глебы, акісляльна-аднаўленчым патэнцыялам, утрыманнем вады, утрыманнем солі, значэннем рн, а таксама ўтрыманнем Cl- і SO42- была ўсебакова ацэнена ступень карозіі ўзораў глебы на розных схілах. Вынікі даследаванняў паказваюць, што глебы на ўсіх схілах моцна каразійныя.
Патэнцыял карозіі з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на карозію ахоўнай сеткі схілаў. Патэнцыялы карозіі ўсіх трох схілаў ніжэйшыя за -200 мв, што найбольш уплывае на карозію металічнай сеткі ў гару. Градыент патэнцыялу можна выкарыстоўваць для ацэнкі велічыні блукаючага току ў глебе. Блукаючы ток з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на карозію металічнай сеткі на сярэдніх схілах і схілах у гару, асабліва на сярэднім схіле. pes. Агульнае ўтрыманне растваральнай солі ў глебах на верхніх, сярэдніх і ніжніх схілах было вышэй за 500 мг/кг, а каразійнае ўздзеянне на ахоўную сетку схілаў было ўмераным. Утрыманне вады ў глебе з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на карозію металічных сетак на сярэднім схіле і ўнізе, і аказвае большы ўплыў на карозію ахоўных сетак на схіле. Пажыўных рэчываў больш за ўсё ў сярэдзіне схілу, таму il, што сведчыць аб частай дзейнасці мікробаў і хуткім росце раслін.
Даследаванне паказвае, што патэнцыял карозіі, градыент патэнцыялу, агульнае ўтрыманне растваральнай солі і ўтрыманне вады з'яўляюцца асноўнымі фактарамі, якія ўплываюць на карозію глебы на трох схілах, і каразійная здольнасць глебы ацэньваецца як моцная. Карозія сеткі абароны схілаў з'яўляецца найбольш сур'ёзнай на сярэднім схіле, што служыць эталонам для антыкаразійнай канструкцыі сеткі абароны схілаў чыгункі. Адпаведнае даданне даступнага азоту і арганічных угнаенняў карысны для памяншэння карозіі глебы, палягчэння росту раслін і, нарэшце, стабілізацыі схілу.
Як цытаваць гэты артыкул: Chen, J. et al. Уплыў складу і электрахіміі глебы на карозію сеткі скальных схілаў уздоўж кітайскай чыгуначнай лініі.science.Rep.5, 14939;doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Лін, Ю.Л. і Ян, Г.Л. Дынамічныя характарыстыкі чыгуначных схілаў землятрусу пры ўзбуджэнні землятрусу.стыхійнае бедства.69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. et al.Analysis тыповага землятрусу пашкоджанні аўтамабільных дарог у Вэньчуань, пацярпелых ад землятрусу раёна правінцыі Сычуань [J].Кітайскі часопіс па механіцы і тэхніцы горных парод. 28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Сейсмічны аналіз пашкоджанняў і процідзеянне шашэйных мастоў у Wenchuan earthquake.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC Уплыў землятрусу ў Чычы на ​​апоўзні, выкліканыя наступнымі ападкамі ў цэнтральным Тайвані. Інжынерная геалогія.86, 87–101 (2006).
Koi, T. et al. Доўгатэрміновыя наступствы апоўзняў, выкліканых землятрусам, на выпрацоўку адкладаў у горным водападзеле: рэгіён Танзава, Японія.geomorphology.101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. Агляд даследаванняў аналізу сейсмічнай устойлівасці геатэхнічных схілаў. Землятрусная інжынерыя і інжынерная вібрацыя. 25, 164–171 (2005).
Юэ Пін, Даследаванне геалагічных небяспек, выкліканых землятрусам у Вэньчуані ў правінцыі Сычуань.Часопіс інжынернай геалогіі 4, 7–12 (2008).
Алі, Ф. Абарона схілаў расліннасцю: каранёвая механіка некаторых трапічных раслін. Міжнародны часопіс фізічных навук. 5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. Тапаграфічнае ўздзеянне на трапічныя нізкагорныя лясы ў розных геалагічных умовах на гары Кінабалу, Барнэа. Экалогія раслін. 159, 35–49 (2002).
Стокс, А. і інш. Ідэальныя характарыстыкі каранёў раслін для абароны натуральных і сканструяваных схілаў ад апоўзняў. Расліны і глебы, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Уплыў каранёў травы на эрозію верхняга пласта глебы падчас канцэнтраванага патоку. Геамарфалогія 76, 54–67 (2006).