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Pigliendu a pendenza ferroviaria Sui-Chongqing cum'è ughjettu di ricerca, a resistività di u terrenu, l'elettrochimica di u terrenu (putenziale di currusione, putenziale redox, gradiente putenziale è pH), l'anioni di u terrenu (sali solubili totali, Cl-, SO42- è) è a nutrizione di u terrenu (cuntenutu di umidità, materia urganica, azotu tutale, azotu idrolizzatu alcalinu, fosforu dispunibule, potassiu dispunibule) Sottu diverse pendenze, u gradu di currusione hè valutatu secondu l'indicatori individuali è l'indicatori cumpleti di u terrenu artificiale. Paragunatu à altri fattori, l'acqua hà a più grande influenza nantu à a currusione di a rete di prutezzione di pendenza, seguitata da u cuntenutu di anioni. U sale solubile tutale hà un effettu moderatu nantu à a currusione di a rete di prutezzione di pendenza, è a corrente vagante hà un effettu moderatu nantu à a currusione di a rete di prutezzione di pendenza. U gradu di currusione di i campioni di terrenu hè statu valutatu cumpletamente, è a currusione nantu à a pendenza superiore era moderata, è a currusione nantu à e pendenze medie è inferiori era forte. A materia urganica in u terrenu era significativamente correlata cù u gradiente putenziale. L'azotu dispunibule, u potassiu dispunibule è u fosforu dispunibule eranu significativamente correlati cù l'anioni. A distribuzione di i nutrienti di u terrenu hè indirettamente ligata à u tipu di pendenza.
Quandu si custruiscenu ferrovie, autostrade è impianti di cunservazione di l'acqua, l'aperture di muntagna sò spessu inevitabili. A causa di e muntagne in u suduveste, a custruzzione di ferrovie in Cina richiede assai scavi di a muntagna. Distrugge u terrenu è a vegetazione originali, creendu pendii rocciosi esposti. Sta situazione porta à frane è erosione di u terrenu, minaccendu cusì a sicurezza di u trasportu ferroviariu. E frane sò male per u trafficu stradale, soprattuttu dopu u terremotu di Wenchuan di u 12 di maghju 2008. E frane sò diventate un disastru sismicu largamente distribuitu è ​​seriu1. In a valutazione di u 2008 di 4.243 chilometri di strade principali in a pruvincia di Sichuan, ci sò stati 1.736 disastri sismichi gravi in ​​​​i letti di strada è i muri di contenimentu di e pendici, chì rapprisentanu u 39,76% di a lunghezza tutale di a valutazione. E perdite ecunomiche dirette da i danni stradali anu superatu i 58 miliardi di yuan 2,3. Esempi mundiali mostranu chì i rischi geochimichi dopu à u terremotu ponu durà almenu 10 anni (terremotu di Taiwan) è ancu finu à 40-50 anni (terremotu di Kanto in Giappone) 4,5. A pendenza hè u fattore principale chì influenza u risicu sismicu 6,7. Dunque, hè necessariu mantene a pendenza di a strada è rinfurzà a so stabilità. E piante ghjocanu un rolu insustituibile in a prutezzione di e pendici è in a restaurazione ecologica di u paisaghju 8. Rispetto à e pendici di u terrenu ordinariu, e pendici di roccia ùn anu micca l'accumulazione di fattori nutritivi cum'è materia urganica, azotu, fosforu è potassiu, è ùn anu micca l'ambiente di u terrenu necessariu per a crescita di a vegetazione. A causa di fattori cum'è a grande pendenza è l'erosione di a pioggia, u terrenu di e pendici si perde facilmente. L'ambiente di e pendici hè duru, manca di cundizioni necessarie per a crescita di e piante, è u terrenu di a pendenza manca di stabilità di supportu9. A spruzzatura di pendenza cù materiale di basa per copre u terrenu per prutege a pendenza hè una tecnulugia di restaurazione ecologica di pendenza cumunamente aduprata in u mo paese. U terrenu artificiale adupratu per a spruzzatura hè cumpostu di petra schiacciata, terrenu agriculu, paglia, fertilizante cumpostu, agente di ritenzione d'acqua è adesivo (l'adesivi cumunamente usati includenu cimentu Portland, colla organica è emulsionante d'asfaltu) ​​in una certa proporzione. U prucessu tecnicu hè: prima pone u filu spinatu nantu à a roccia, poi fissa u filu spinatu cù rivetti è bulloni d'ancora, è infine spruzza u terrenu artificiale chì cuntene semi nantu à a pendenza cù un spruzzatore speciale. A maglia metallica in forma di diamante 14 # chì hè cumpletamente galvanizzata hè principalmente aduprata, cù un standard di maglia di 5 cm × 5 cm è un diametru di 2 mm. A maglia metallica permette à a matrice di u terrenu di furmà una lastra monolitica durevule nantu à a superficia di a roccia. A maglia metallica si corroderà in u terrenu, perchè u terrenu stessu hè un elettrolitu, è u gradu di corrosione dipende da e caratteristiche di u terrenu. A valutazione di i fattori di corrosione di u terrenu hè di grande impurtanza per valutà l'erosione di a maglia metallica indotta da u terrenu è eliminà e frane. periculi.
Si crede chì e radiche di e piante ghjocanu un rollu cruciale in a stabilizazione di i pendii è u cuntrollu di l'erosione10,11,12,13,14. Per stabilizà i pendii contr'à e frane superficiali, a vegetazione pò esse aduprata perchè e radiche di e piante ponu riparà u terrenu per prevene e frane15,16,17. A vegetazione legnosa, in particulare l'arburi, aiuta à prevene e frane superficiali18. Una struttura protettiva robusta furmata da i sistemi radicali verticali è laterali di e piante chì agiscenu cum'è pali di rinforzu in u terrenu. U sviluppu di i mudelli di architettura radicale hè guidatu da i geni, è l'ambiente di u terrenu ghjoca un rollu decisivu in questi prucessi. A corrosione di i metalli varia secondu l'ambiente di u terrenu20. U gradu di corrosione di i metalli in u terrenu pò varià da una dissoluzione abbastanza rapida à un impattu trascurabile21. U terrenu artificiale hè assai diversu da u "terrenu" reale. A furmazione di terreni naturali hè u risultatu di l'interazzione trà l'ambiente esternu è i vari organismi in decine di milioni d'anni22,23,24. Prima chì a vegetazione legnosa formi un sistema radicale è un ecosistema stabile, se a maglia metallica cumminata cù u pendiu di roccia è u terrenu artificiale pò funziunà in modu sicuru hè direttamente ligata à u sviluppu di l'ecunumia naturale, a sicurezza di a vita è u migliuramentu di l'ambiente ecologicu.
Tuttavia, a currusione di i metalli pò purtà à perdite enormi. Sicondu un'inchiesta realizata in Cina à l'iniziu di l'anni 1980 nantu à i macchinari chimichi è altre industrie, e perdite causate da a currusione di i metalli rapprisentavanu u 4% di u valore tutale di a pruduzzione. Dunque, hè di grande impurtanza studià u mecanismu di currusione è piglià misure di prutezzione per a custruzzione ecunomica. U terrenu hè un sistema cumplessu di gas, liquidi, solidi è microrganismi. I metaboliti microbici ponu corrode i materiali, è e currenti vaganti ponu ancu causà currusione. Dunque, hè impurtante prevene a currusione di i metalli intarrati in u terrenu. Attualmente, a ricerca nantu à a currusione di i metalli intarrati si concentra principalmente nantu à (1) fattori chì influenzanu a currusione di i metalli intarrati25; (2) metudi di prutezzione di i metalli26,27; (3) metudi di ghjudiziu per u gradu di currusione di i metalli28; Currusione in diversi mezi. Tuttavia, tutti i terreni in u studiu eranu naturali è avianu subitu prucessi di furmazione di u terrenu sufficienti. Tuttavia, ùn ci hè micca rapportu nantu à l'erosione artificiale di u terrenu di e pendenze rocciose di e ferrovie.
In paragone cù altri mezi currusivi, u terrenu artificiale hà e caratteristiche di illiquidità, eterogeneità, stagionalità è regiunalità. A corrosione di i metalli in i terreni artificiali hè causata da interazioni elettrochimiche trà i metalli è i terreni artificiali. Oltre à i fattori innati, a velocità di corrosione di i metalli dipende ancu da l'ambiente circundante. Una varietà di fattori influenzanu a corrosione di i metalli individualmente o in cumbinazione, cum'è u cuntenutu di umidità, u cuntenutu di ossigenu, u cuntenutu tutale di sali solubili, u cuntenutu di anioni è ioni metallichi, u pH, i microbi di u terrenu30,31,32.
In 30 anni di pratica, a quistione di cumu priservà permanentemente i terreni artificiali nantu à i pendii rocciosi hè stata un prublema33. L'arbusti o l'arburi ùn ponu micca cresce nantu à certi pendii dopu à 10 anni di cura manuale per via di l'erosione di u terrenu. A terra nantu à a superficia di a maglia metallica hè stata lavata via in certi lochi. A causa di a corrosione, alcune maglie metalliche si sò crepate è anu persu tutta a terra sopra è sottu à elle (Figura 1). Attualmente, a ricerca nantu à a corrosione di u pendiu ferroviariu si concentra principalmente nantu à a corrosione di a rete di messa à terra di a sottostazione ferroviaria, a corrosione di currenti vaganti generate da a ferrovia ligera, è a corrosione di i ponti ferroviari34,35, binari è altri equipaggiamenti di veiculi36. Ùn ci sò stati rapporti di corrosione di a maglia metallica di prutezzione di u pendiu ferroviariu. Questu articulu studia e proprietà fisiche, chimiche è elettrochimiche di i terreni artificiali nantu à u pendiu rocciosu sud-occidentale di a Ferrovia Suiyu, cù l'obiettivu di prevede a corrosione di u metallu valutendu e proprietà di u terrenu è furnisce una basa teorica è pratica per u restauramentu di l'ecosistema di u terrenu è u restauramentu artificiale. Pendenza artificiale.
U situ di prova hè situatu in a zona collinare di Sichuan (30°32′N, 105°32′E) vicinu à a stazione ferroviaria di Suining. A zona hè situata in u centru di u bacinu di Sichuan, cù muntagne è colline basse, cù una struttura geologica simplice è un terrenu pianu. L'erosione, u tagliu è l'accumulazione d'acqua creanu paisaghji collinari erosati. U substratu rocciosu hè principalmente calcare, è u sovraccaricu hè principalmente sabbia viola è argilla. L'integrità hè scarsa, è a roccia hè una struttura à blocchi. A zona di studiu hà un clima monsonicu umitu subtropicale cù caratteristiche stagionali di prima primavera, estate calda, autunnu cortu è fine invernu. E precipitazioni sò abbundanti, e risorse di luce è calore sò abbundanti, u periodu senza ghjelu hè longu (285 ghjorni in media), u clima hè mite, a temperatura media annuale hè di 17,4°C, a temperatura media di u mese più caldu (aostu) hè di 27,2°C, è a temperatura massima estrema hè di 39,3°C. U mese più fretu hè ghjennaghju (a temperatura media hè di 6,5°C), l'estremu A temperatura minima hè di -3,8 °C, è a precipitazione media annuale hè di 920 mm, cuncintrata soprattuttu in lugliu è aostu. A precipitazione in primavera, estate, autunnu è invernu varia assai. A proporzione di precipitazioni in ogni stagione di l'annu hè rispettivamente di 19-21%, 51-54%, 22-24% è 4-5%.
U situ di ricerca hè una pendenza di circa 45° nantu à a pendenza di a Ferrovia Yu-Sui custruita in u 2003. In aprile 2012, era orientatu à u sudu à menu di 1 km da a stazione ferroviaria di Suining. A pendenza naturale hè stata aduprata cum'è cuntrollu. A restaurazione ecologica di a pendenza adotta a tecnulugia di spruzzatura di u terrenu di copertura straniera per a restaurazione ecologica. Sicondu l'altezza di a pendenza laterale di a ferrovia, a pendenza pò esse divisa in pendenza ascendente, pendenza media è pendenza discendente (Fig. 2). Siccomu u spessore di u terrenu artificiale di a pendenza tagliata hè di circa 10 cm, per evità l'inquinamentu di i prudutti di corrosione di a maglia metallica di u terrenu, usemu solu una pala d'acciaio inox per piglià a superficia di u terrenu 0-8 cm. Quattru repliche sò state stabilite per ogni pusizione di pendenza, cù 15-20 punti di campionamentu aleatorii per replica. Ogni replica hè una mistura di 15-20 determinati aleatoriamente da punti di campionamentu di linea in forma di S. U so pesu frescu hè di circa 500 grammi. Ripurtate i campioni in u laburatoriu in sacchetti ziplock di polietilene per a trasfurmazione. U terrenu hè naturalmente asciugatu à l'aria, è a ghiaia è i residui animali è vegetali sò scelti, schiacciati cù un bastone d'agata è setacciati cù un setaccio di nylon da 20 maglie è 100 maglie, eccettu per e particelle grossolane.
A resistività di u terrenu hè stata misurata da u tester di resistenza di messa à terra VICTOR4106 pruduttu da Shengli Instrument Company; a resistività di u terrenu hè stata misurata in u campu; L'umidità di u terrenu hè stata misurata cù u metudu di siccatura. L'istrumentu digitale portatile mv/pH DMP-2 presenta una alta impedenza d'ingressu per misurà u putenziale di corrosione di u terrenu. U gradiente potenziale è u putenziale redox sò stati determinati da u mv/pH digitale portatile DMP-2, u sale solubile tutale in u terrenu hè statu determinatu da u metudu di siccatura di residui, u cuntenutu di ioni cloruru in u terrenu hè statu determinatu da u metudu di titrazione AgNO3 (metodu Mohr), u cuntenutu di sulfatu di u terrenu hè statu determinatu da u metudu di titrazione EDTA indiretta, u metudu di titrazione à doppiu indicatore per determinà u carbonatu è u bicarbonatu di u terrenu, u metudu di riscaldamentu per ossidazione di dicromatu di potassiu per determinà a materia urganica di u terrenu, u metudu di diffusione in soluzione alcalina per determinà l'azotu di l'idrolisi alcalina di u terrenu, a digestione H2SO4-HClO4 cù u metudu culurimetricu Mo-Sb. U fosforu tutale in u terrenu è u cuntenutu di fosforu dispunibule in u terrenu sò stati determinati da u metudu Olsen (soluzione 0,05 mol/L di NaHCO3 cum'è estrattore), è u cuntenutu tutale di potassiu in u terrenu hè statu determinatu da a fotometria di fiamma à fusione d'idrossidu di sodiu.
I dati sperimentali sò stati inizialmente sistematizzati. SPSS Statistics 20 hè statu utilizatu per realizà l'analisi di media, deviazione standard, ANOVA à una via è currelazione umana.
A Tavula 1 presenta e proprietà elettromeccaniche, l'anioni è i nutrienti di i terreni cù diverse pendenze. U putenziale di corrosione, a resistività di u terrenu è u gradiente putenziale est-ovest di diverse pendenze eranu tutti significativi (P < 0,05). I putenziali redox di discesa, media pendenza è pendenza naturale eranu significativi (P < 0,05). U gradiente putenziale perpendiculare à a rotaia, vale à dì, u gradiente putenziale nord-sud, hè pendenza in salita> pendenza in discesa> pendenza media. U valore di u pH di u terrenu era in l'ordine di pendenza in discesa> in salita> pendenza media> pendenza naturale. U sale solubile tutale, a pendenza naturale era significativamente più altu di a pendenza ferroviaria (P < 0,05). U cuntenutu tutale di sale solubile di u terrenu di pendenza ferroviaria di terzu gradu hè superiore à 500 mg / kg, è u sale solubile tutale hà un effettu moderatu nantu à a corrosione di i metalli. U cuntenutu di materia urganica di u terrenu era u più altu in a pendenza naturale è u più bassu in a pendenza in discesa (P < 0,05). U cuntenutu tutale di azotu era u più altu in a pendenza media è u più bassu in a pendenza in salita; U cuntenutu d'azotu dispunibule era u più altu in a discesa è in a media pendenza, è u più bassu in a pendenza naturale; u cuntenutu tutale d'azotu di a salita è di a discesa di a ferrovia era più bassu, ma u cuntenutu d'azotu dispunibule era più altu. Questu indica chì a velocità di mineralizazione di l'azotu organicu in salita è in discesa hè rapida. U cuntenutu di potassiu dispunibule hè u listessu chè u fosforu dispunibule.
A resistività di u terrenu hè un indice chì indica a cunduttività elettrica è un parametru basicu per ghjudicà a corrosione di u terrenu. I fattori chì influenzanu a resistività di u terrenu includenu u cuntenutu d'umidità, u cuntenutu tutale di sali solubili, u pH, a struttura di u terrenu, a temperatura, u cuntenutu di materia urganica, a temperatura di u terrenu è a tenuta. In generale, i terreni cù bassa resistività sò più corrosivi, è vice versa. L'usu di a resistività per ghjudicà a corrosività di u terrenu hè un metudu cumunemente utilizatu in diversi paesi. A Tavula 1 mostra i criteri di valutazione di u gradu di corrosività per ogni indice unicu37,38.
Sicondu i risultati di e prove è i standard in u mo paese (Tavula 1), se a currusività di u terrenu hè valutata solu da a resistività di u terrenu, u terrenu nantu à u pendiu in salita hè assai currusivu; u terrenu nantu à u pendiu in discesa hè moderatamente currusivu; a currusività di u terrenu nantu à u pendiu mediu è u pendiu naturale hè relativamente bassa debule.
A resistività di u terrenu di a salita hè significativamente più bassa chè quella di l'altre parte di a pendenza, ciò chì pò esse causatu da l'erosione di a pioggia. A superficia di u terrenu in a salita scorre versu u pendiu mediu cù l'acqua, in modu chì a rete metallica di prutezzione di a pendenza in salita hè vicinu à a superficia di u terrenu. Alcune di e maglie metalliche eranu esposte è ancu suspese in aria (Figura 1). A resistività di u terrenu hè stata misurata in situ; a spaziatura di i pali era di 3 m; a prufundità di battuta di i pali era inferiore à 15 cm. A maglia metallica nuda è a ruggine chì si sfaldava ponu interferisce cù i risultati di a misurazione. Dunque, ùn hè micca affidabile valutà a corrosività di u terrenu solu per mezu di l'indice di resistività di u terrenu. In a valutazione cumpleta di a corrosione, a resistività di u terrenu di a salita ùn hè micca cunsiderata.
A causa di l'alta umidità relativa, l'aria umida perenne in a zona di Sichuan face chì a maglia metallica esposta à l'aria si corroda più seriamente chè a maglia metallica intarrata in u terrenu39. L'esposizione di a maglia metallica à l'aria pò purtà à una diminuzione di a durata di serviziu, chì pò destabilizzà i terreni in salita. A perdita di terrenu pò rende difficiule a crescita di e piante, in particulare di e piante legnose. A causa di a mancanza di piante legnose, hè difficiule di furmà un sistema radicale in salita per solidificà u terrenu. À u listessu tempu, a crescita di e piante pò ancu migliurà a qualità di u terrenu è aumentà u cuntenutu di humus in u terrenu, chì pò micca solu mantene l'acqua, ma ancu furnisce un bonu ambiente per a crescita è a ripruduzzione di l'animali è di e piante, riducendu cusì a perdita di terrenu. Dunque, in a prima fase di a custruzzione, più semi legnosi devenu esse suminati nantu à a pendenza, è l'agente di ritenzione idrica deve esse aghjuntu continuamente è cupertu cù una pellicola per prutezzione, in modu da riduce l'erosione di u terrenu in salita da l'acqua di pioggia.
U putenziale di currusione hè un fattore impurtante chì affetta a currusione di a rete di prutezzione di a pendenza nantu à a pendenza à trè livelli, è hà u più grande impattu nantu à a pendenza in salita (Tavula 2). In cundizioni nurmali, u putenziale di currusione ùn cambia micca assai in un ambiente datu. Un cambiamentu notevule pò esse causatu da currenti vaganti. E currenti vaganti si riferiscenu à e currenti 40, 41, 42 chì si filtranu in u fondu stradale è in u terrenu quandu i veiculi utilizanu u sistema di trasportu publicu. Cù u sviluppu di u sistema di trasportu, u sistema di trasportu ferroviariu di u mo paese hà ottenutu una elettrificazione à grande scala, è a currusione di i metalli interrati causata da perdite di corrente continua da ferrovie elettrificate ùn pò esse ignorata. Attualmente, u gradiente potenziale di u terrenu pò esse adupratu per determinà se u terrenu cuntene disturbi di currenti vaganti. Quandu u gradiente potenziale di u terrenu superficiale hè inferiore à 0,5 mv/m, a corrente vaganti hè bassa; quandu u gradiente potenziale hè in l'intervallu da 0,5 mv/m à 5,0 mv/m, a corrente vaganti hè moderata; Quandu u gradiente di putenziale hè più grande di 5,0 mv/m, u livellu di corrente vagante hè altu. L'intervallu flottante di u gradiente di putenziale (EW) di a mità di pendenza, di a salita è di a discesa hè mostratu in a Figura 3. In termini di l'intervallu flottante, ci sò currenti vaganti moderate in e direzzione est-ovest è nord-sud di a mità di pendenza. Dunque, a corrente vagante hè un fattore impurtante chì influenza a currusione di e rete metalliche à mità di pendenza è à discesa, in particulare à mità di pendenza.
In generale, u putenziale redox di u terrenu (Eh) sopra à 400 mV indica a capacità ossidante, sopra à 0-200 mV hè una capacità di riduzione media, è sottu à 0 mV hè una grande capacità di riduzione. Più bassu hè u putenziale redox di u terrenu, più grande hè a capacità di corrosione di i microrganismi di u terrenu à i metalli44. Hè pussibule di prevede a tendenza di a corrosione microbica di u terrenu da u putenziale redox. U studiu hà trovu chì u putenziale redox di u terrenu di i trè pendii era più grande di 500 mv, è u livellu di corrosione era assai chjucu. Mostra chì a cundizione di ventilazione di u terrenu di pendenza hè bona, chì ùn hè micca favurevule à a corrosione di i microrganismi anaerobici in u terrenu.
Studi precedenti anu trovu chì l'impattu di u pH di u terrenu nantu à l'erosione di u terrenu hè evidente. Cù a fluttuazione di u valore di u pH, a velocità di corrosione di i materiali metallichi hè significativamente affettata. U pH di u terrenu hè strettamente ligatu à a zona è à i microorganismi in u terrenu45,46,47. In generale, l'effettu di u pH di u terrenu nantu à a corrosione di i materiali metallichi in terreni ligeramente alcalini ùn hè micca evidente. I terreni di e trè pendenze ferroviarie sò tutti alcalini, dunque l'effettu di u pH nantu à a corrosione di a maglia metallica hè debule.
Cum'è si pò vede da a Tavula 3, l'analisi di currelazione mostra chì u putenziale redox è a pusizione di a pendenza sò significativamente correlati pusitivamente (R2 = 0.858), u putenziale di corrosione è u gradiente putenziale (SN) sò significativamente correlati pusitivamente (R2 = 0.755), è u putenziale redox è u gradiente putenziale (SN) sò significativamente correlati pusitivamente (R2 = 0.755). Ci era una currelazione negativa significativa trà u putenziale è u pH (R2 = -0.724). A pusizione di a pendenza era significativamente correlata pusitivamente cù u putenziale redox. Questu mostra chì ci sò differenze in u microambiente di diverse pusizioni di pendenza, è i microorganismi di u terrenu sò strettamente ligati à u putenziale redox48, 49, 50. U putenziale redox era significativamente correlato negativamente cù u pH51,52. Questa relazione indicava chì i valori di pH è Eh ùn cambiavanu micca sempre sincronamente durante u prucessu redox di u terrenu, ma avianu una relazione lineare negativa. U putenziale di corrosione di u metallu pò rapprisintà a capacità relativa di guadagnà è perde elettroni. Ancu s'è u putenziale di corrosione era significativamente correlato pusitivamente cù u gradiente di putenziale (SN), u gradiente di putenziale pò esse causatu da a facile perdita di elettroni da u metallu.
U cuntenutu tutale di sali solubili in u terrenu hè strettamente ligatu à a currusività di u terrenu. In generale, più alta hè a salinità di u terrenu, più bassa hè a resistività di u terrenu, aumentendu cusì a resistenza di u terrenu. In l'elettroliti di u terrenu, micca solu l'anioni è e gamme variabili, ma ancu l'influenze di currusione sò principalmente carbonati, cloruri è sulfati. Inoltre, u cuntenutu tutale di sali solubili in u terrenu influenza indirettamente a currusione per via di l'influenza di altri fattori, cum'è l'effettu di u putenziale di l'elettrodu in i metalli è a solubilità di l'ossigenu di u terrenu53.
A maiò parte di l'ioni dissociati di sale solubili in u terrenu ùn participanu micca direttamente à e reazzioni elettrochimiche, ma affettanu a currusione di i metalli per via di a resistività di u terrenu. Più alta hè a salinità di u terrenu, più forte hè a cunduttività di u terrenu è più forte hè l'erosione di u terrenu. U cuntenutu di salinità di u terrenu di i pendii naturali hè significativamente più altu di quellu di i pendii ferroviarii, ciò chì pò esse duvutu à u fattu chì i pendii naturali sò ricchi di vegetazione, ciò chì hè favurevule à a cunservazione di u terrenu è di l'acqua. Un'altra ragione pò esse chì u pendiu naturale hà sperimentatu a furmazione di terrenu maturu (materiale parente di u terrenu furmatu da l'erosione di e rocce), ma u terrenu di u pendiu ferroviariu hè cumpostu da frammenti di petra schiacciata cum'è matrice di "terrenu artificiale", è ùn hà micca subitu un prucessu di furmazione di u terrenu sufficiente. Minerali micca liberati. Inoltre, l'ioni di sale in u terrenu prufondu di i pendii naturali sò aumentati per via di l'azione capillare durante l'evaporazione superficiale è si sò accumulati in u terrenu superficiale, risultendu in un aumentu di u cuntenutu di ioni di sale in u terrenu superficiale. U spessore di u terrenu di u pendiu ferroviariu hè menu di 20 cm, risultendu in l'incapacità di u terrenu superficiale di supplementà u sale da u terrenu prufondu.
L'ioni pusitivi (cum'è K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, ecc.) anu pocu effettu nantu à a currusione di u terrenu, mentre chì l'anioni ghjocanu un rolu significativu in u prucessu elettrochimicu di currusione è anu un impattu significativu nantu à a currusione di i metalli. Cl− pò accelerà a currusione di l'anodu è hè l'anione u più currusivu; più altu hè u cuntenutu di Cl−, più forte hè a currusione di u terrenu. SO42− ùn solu prumove a currusione di l'acciaiu, ma provoca ancu currusione in certi materiali di cimentu54. Corrode ancu u ferru. In una seria di esperimenti nantu à u terrenu acidu, hè statu trovu chì a velocità di currusione hè proporzionale à l'acidità di u terrenu55. U cloruru è u sulfatu sò i principali cumpunenti di i sali solubili, chì ponu accelerà direttamente a cavitazione di i metalli. Studi anu dimustratu chì a perdita di pesu di currusione di l'acciaiu à u carbone in i terreni alcalini hè guasi proporzionale à l'aghjunta di ioni cloruru è sulfatu56,57. Lee et al. anu trovu chì SO42- pò impedisce a currusione, ma prumove u sviluppu di pozzi di currusione chì si sò digià furmati58.
Sicondu u standard di valutazione di a currusività di u terrenu è i risultati di i testi, u cuntenutu di ioni cloruru in ogni campione di terrenu di pendenza era superiore à 100 mg/kg, ciò chì indica una forte currusività di u terrenu. U cuntenutu di ioni sulfatu di e pendenze in salita è in discesa era superiore à 200 mg/kg è inferiore à 500 mg/kg, è u terrenu era moderatamente currusu. U cuntenutu di ioni sulfatu in a pendenza media hè inferiore à 200 mg/kg, è a currusione di u terrenu hè debule. Quandu u mezu di u terrenu cuntene una alta concentrazione, participerà à a reazione è pruducerà incrostazioni di currusione nantu à a superficia di l'elettrodu metallicu, rallentendu cusì a reazione di currusione. Cù l'aumentu di a concentrazione, l'incrostazioni pò rompe si di colpu, accelerendu cusì assai a velocità di currusione; cù l'aumentu di a concentrazione, l'incrostazioni di currusione coprenu a superficia di l'elettrodu metallicu, è a velocità di currusione mostra di novu una tendenza à u rallentamentu59. U studiu hà trovu chì a quantità in u terrenu era più bassa è dunque avia pocu effettu nantu à a currusione.
Sicondu a Tavula 4, a currelazione trà a pendenza è l'anioni di u terrenu hà dimustratu chì ci era una currelazione pusitiva significativa trà a pendenza è l'ioni cloruri (R2 = 0,836), è una currelazione pusitiva significativa trà a pendenza è i sali solubili totali (R2 = 0,742).
Questu suggerisce chì u scorrimentu superficiale è l'erosione di u terrenu possinu esse rispunsevuli di i cambiamenti in i sali solubili totali in u terrenu. Ci era una currelazione pusitiva significativa trà i sali solubili totali è l'ioni cloruri, chì pò esse perchè i sali solubili totali sò u gruppu di ioni cloruri, è u cuntenutu di sali solubili totali determina u cuntenutu di ioni cloruri in e soluzioni di u terrenu. Dunque, pudemu sapè chì a differenza di pendenza pò causà una severa corrosione di a parte di a maglia metallica.
A materia urganica, l'azotu tutale, l'azotu dispunibile, u fosforu dispunibile è u potassiu dispunibile sò i nutrienti basi di u terrenu, chì affettanu a qualità di u terrenu è l'assorbimentu di nutrienti da u sistema radicale. I nutrienti di u terrenu sò un fattore impurtante chì affetta i microorganismi in u terrenu, dunque vale a pena studià s'ellu ci hè una currelazione trà i nutrienti di u terrenu è a corrosione di i metalli. A Ferrovia Suiyu hè stata cumpletata in u 2003, ciò significa chì u terrenu artificiale hà sperimentatu solu 9 anni di accumulazione di materia urganica. A causa di a particularità di u terrenu artificiale, hè necessariu avè una bona cunniscenza di i nutrienti in u terrenu artificiale.
A ricerca mostra chì u cuntenutu di materia urganica hè u più altu in u terrenu di pendenza naturale dopu à tuttu u prucessu di furmazione di u terrenu. U cuntenutu di materia urganica di u terrenu à bassa pendenza era u più bassu. A causa di l'influenza di l'elementi è di u scorrimentu superficiale, i nutrienti di u terrenu s'accumuleranu à meza pendenza è in discesa, furmendu un grossu stratu di humus. Tuttavia, per via di e piccule particelle è di a scarsa stabilità di u terrenu à bassa pendenza, a materia urganica hè facilmente decomposta da i microorganismi. L'inchiesta hà trovu chì a cupertura è a diversità di a vegetazione à meza pendenza è in discesa eranu alte, ma l'omogeneità era bassa, ciò chì pò purtà à una distribuzione irregulare di i nutrienti superficiali. Un grossu stratu di humus cuntene l'acqua è l'organismi di u terrenu sò attivi. Tuttu què accelera a decomposizione di a materia urganica in u terrenu.
U cuntenutu di azotu idrolizatu alcalinu di e ferrovie in salita, media è discesa era più altu di quellu di a pendenza naturale, ciò chì indica chì u tassu di mineralizazione di l'azotu organicu di a pendenza ferroviaria era significativamente più altu di quellu di a pendenza naturale. Più chjuche sò e particelle, più instabile hè a struttura di u terrenu, più faciule hè per i microorganismi di decompone a materia organica in l'aggregati, è più grande hè u pool di azotu organicu mineralizatu60,61. In cunfurmità cù i risultati di u studiu 62, u cuntenutu di picculi aggregati di particelle in u terrenu di e pendenze ferroviarie era significativamente più altu di quellu di e pendenze naturali. Dunque, devenu esse prese misure adatte per aumentà u cuntenutu di fertilizante, materia organica è azotu in u terrenu di a pendenza ferroviaria, è per migliurà l'utilizazione sustenibile di u terrenu. U sprecu di fosforu dispunibule è potassiu dispunibule causatu da u deflussu superficiale hà rapprisintatu da u 77,27% à u 99,79% di a perdita tutale di pendenza ferroviaria. U deflussu superficiale pò esse u principale mutore di a perdita di nutrienti dispunibili in i terreni di pendenza63,64,65.
Cum'è mostratu in a Tavula 4, ci era una currelazione pusitiva significativa trà a pusizione di a pendenza è u fosforu dispunibule (R2 = 0,948), è a currelazione trà a pusizione di a pendenza è u potassiu dispunibule era a listessa (R2 = 0,898). Mostra chì a pusizione di a pendenza influenza u cuntenutu di fosforu dispunibule è di potassiu dispunibule in u terrenu.
U gradiente hè un fattore impurtante chì influenza u cuntenutu di materia urganica di u terrenu è l'arricchimentu di azotu66, è più chjucu hè u gradiente, più grande hè u tassu d'arricchimentu. Per l'arricchimentu di nutrienti di u terrenu, a perdita di nutrienti hè stata indebulita, è l'effettu di a pusizione di a pendenza nantu à u cuntenutu di materia urganica di u terrenu è l'arricchimentu tutale di azotu ùn era micca evidenti. Diversi tipi è numeri di piante nantu à diverse pendenze anu diversi acidi urganici secreti da e radiche di e piante. L'acidi urganici sò benefichi per a fissazione di u fosforu dispunibule è di u potassiu dispunibule in u terrenu. Dunque, ci era una currelazione significativa trà a pusizione di a pendenza è u fosforu dispunibule, è a pusizione di a pendenza è u potassiu dispunibule.
Per chiarificà a relazione trà i nutrienti di u terrenu è a currusione di u terrenu, hè necessariu analizà a currelazione. Cum'è mostratu in a Tavula 5, u putenziale redox era significativamente correlatu negativamente cù l'azotu dispunibule (R2 = -0,845) è significativamente correlatu pusitivamente cù u fosforu dispunibule (R2 = 0,842) è u potassiu dispunibule (R2 = 0,980). U putenziale redox riflette a qualità di u redox, chì hè generalmente influenzata da alcune proprietà fisiche è chimiche di u terrenu, è dopu influenza una seria di proprietà di u terrenu. Dunque, hè un fattore impurtante per determinà a direzzione di a trasfurmazione di i nutrienti di u terrenu67. Diverse qualità redox ponu dà risultati diversi è dispunibilità di fattori nutrizionali. Dunque, u putenziale redox hà una currelazione significativa cù l'azotu dispunibule, u fosforu dispunibule è u potassiu dispunibule.
In più di e proprietà di i metalli, u putenziale di corrosione hè ancu ligatu à e proprietà di u terrenu. U putenziale di corrosione era significativamente correlatu negativamente cù a materia urganica, ciò chì indica chì a materia urganica avia un effettu significativu nantu à u putenziale di corrosione. Inoltre, a materia urganica era ancu significativamente correlata negativamente cù u gradiente potenziale (SN) (R2 = -0,713) è l'ione sulfatu (R2 = -0,671), ciò chì indica chì u cuntenutu di materia urganica influenza ancu u gradiente potenziale (SN) è l'ione sulfatu. Ci era una currelazione negativa significativa trà u pH di u terrenu è u potassiu dispunibule (R2 = -0,728).
L'azotu dispunibule era significativamente correlatu negativamente cù i sali solubili totali è l'ioni cloruri, è u fosforu dispunibule è u potassiu dispunibule eranu significativamente correlati pusitivamente cù i sali solubili totali è l'ioni cloruri. Questu indicava chì u cuntenutu di nutrienti dispunibili hà influenzatu significativamente a quantità di sali solubili totali è ioni cloruri in u terrenu, è l'anioni in u terrenu ùn eranu micca favurevuli à l'accumulazione è à a furnitura di nutrienti dispunibili. L'azotu tutale era significativamente correlatu negativamente cù l'ione sulfatu, è significativamente correlatu pusitivamente cù u bicarbonatu, chì indicava chì l'azotu tutale avia un effettu nantu à u cuntenutu di sulfatu è bicarbonatu. E piante anu poca dumanda di ioni sulfatu è ioni bicarbonatu, dunque a maiò parte di elli sò liberi in u terrenu o assorbiti da i colloidi di u terrenu. L'ioni bicarbonatu favuriscenu l'accumulazione di azotu in u terrenu, è l'ioni sulfatu riducenu a dispunibilità di azotu in u terrenu. Dunque, aumentà currettamente u cuntenutu di azotu è humus dispunibili in u terrenu hè beneficu per riduce a currusività di u terrenu.
U terrenu hè un sistema cù una cumpusizione è proprietà cumplesse. A currusività di u terrenu hè u risultatu di l'azione sinergica di parechji fattori. Dunque, un metudu di valutazione cumpletu hè generalmente utilizatu per valutà a currusività di u terrenu. Cù riferimentu à u "Codice per l'Investigazione di l'Ingegneria Geotecnica" (GB50021-94) è i metudi di prova di a China Soil Corrosion Test Network, u gradu di currusività di u terrenu pò esse valutatu in modu cumpletu secondu i seguenti standard: (1) A valutazione hè currusività debule, s'ellu ci hè solu currusività debule, ùn ci hè micca currusività moderata o currusività forte; (2) s'ellu ùn ci hè micca currusività forte, hè valutata cum'è currusività moderata; (3) s'ellu ci hè unu o dui lochi di currusività forte, hè valutata cum'è currusività forte; (4) s'ellu ci sò 3 o più lochi di currusività forte, hè valutata cum'è currusività forte per a currusività severa.
Sicondu a resistività di u terrenu, u putenziale redox, u cuntenutu d'acqua, u cuntenutu di sale, u valore di pH è u cuntenutu di Cl- è SO42-, i gradi di corrosione di i campioni di terrenu in diverse pendenze sò stati valutati in modu cumpletu. I risultati di a ricerca mostranu chì i terreni in tutte e pendenze sò altamente corrosivi.
U putenziale di corrosione hè un fattore impurtante chì affetta a corrosione di a rete di prutezzione di pendenza. I putenziali di corrosione di e trè pendenze sò tutti inferiori à -200 mv, chì hà u più grande impattu nantu à a corrosione di a maglia metallica in salita. U gradiente putenziale pò esse adupratu per ghjudicà a magnitudine di a corrente vagante in u terrenu. A corrente vagante hè un fattore impurtante chì affetta a corrosione di a maglia metallica nantu à i pendii medii è i pendii in salita, in particulare nantu à i pendii medii. U cuntenutu tutale di sale solubile in i terreni di i pendii superiori, medii è inferiori era tuttu sopra à 500 mg / kg, è l'effettu di corrosione nantu à a rete di prutezzione di pendenza era moderatu. U cuntenutu d'acqua di u terrenu hè un fattore impurtante chì affetta a corrosione di e maglie metalliche nantu à u pendiu mediu è u pendiu in discesa, è hà un impattu più grande nantu à a corrosione di e maglie di prutezzione di pendenza. I nutrienti sò più abbundanti in u terrenu di u pendiu mediu, chì indica chì ci sò attività microbiche frequenti è una rapida crescita di e piante.
A ricerca mostra chì u putenziale di currusione, u gradiente putenziale, u cuntenutu tutale di sale solubile è u cuntenutu d'acqua sò i principali fattori chì influenzanu a currusione di u terrenu nantu à i trè pendii, è a currusività di u terrenu hè valutata cum'è forte. A currusione di a rete di prutezzione di u pendiu hè a più seria à u pendiu mediu, chì furnisce un riferimentu per u disignu anticorrosione di a rete di prutezzione di u pendiu ferroviariu. L'aghjunta adatta di azotu è fertilizante organicu dispunibule hè benefica per riduce a currusione di u terrenu, facilità a crescita di e piante è infine stabilizà u pendiu.
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