Kiitos vierailustasi Nature.comissa. Käyttämäsi selainversio tukee rajoitetusti CSS:ää. Parhaan kokemuksen saamiseksi suosittelemme käyttämään päivitettyä selainta (tai poistamaan yhteensopivuustilan Internet Explorerissa). Tällä välin tuen jatkamisen varmistamiseksi näytämme sivuston ilman tyylejä ja JavaScriptiä.
Sui-Chongqingin rautatien rinne tutkimuskohteena, maaperän resistanssi, maaperän sähkökemia (korroosiopotentiaali, redox-potentiaali, potentiaaligradientti ja pH), maaperän anionit (liukenevat suolat yhteensä, Cl-, SO42- ja) ja maaperän ravitsemus. (kosteus, orgaaninen aines, kokonaistyppi, alkalihydrofosfaatti, saatavilla oleva erilainen korroosiofosfoss) ionilaatu arvioidaan yksittäisten tunnuslukujen ja keinotekoisen maaperän kokonaisindikaattoreiden mukaan. Muihin tekijöihin verrattuna vesi vaikuttaa eniten rinnesuojaverkon korroosioon ja sen jälkeen anionipitoisuus. Liukenevan suolan kokonaismäärällä on kohtalainen vaikutus rinteen suojaverkon korroosioon ja hajavirtauksella on kohtalainen vaikutus rinteen suojaverkon korroosioon. Ruosio keski- ja alarinteillä oli voimakasta. Maaperän orgaaninen aines korreloi merkittävästi potentiaalisen gradientin kanssa. Käytettävissä oleva typpi, käytettävissä oleva kalium ja käytettävissä oleva fosfori korreloivat merkittävästi anionien kanssa. Maaperän ravinteiden jakautuminen liittyy epäsuorasti rinnetyyppiin.
Rautateitä, valtateitä ja vesihuoltotiloja rakennettaessa vuoristoaukot ovat usein väistämättömiä.Lounaisen vuoriston vuoksi Kiinan rautateiden rakentaminen vaatii paljon vuoren louhintaa.Se tuhoaa alkuperäisen maaperän ja kasvillisuuden, jolloin syntyy paljaita kivisiä rinteitä.Tämä tilanne johtaa maanvyörymiin ja maaperän eroosioon, mikä uhkaa erityisesti toukokuuta20 rautatieliikenteen huonoa turvallisuutta. Wenchuanin maanjäristys. Maanvyörymistä on tullut laajalle levinnyt ja vakava maanjäristyskatastrofi1.Vuonna 2008 tehdyssä arvioinnissa Sichuanin maakunnassa 4 243 kilometriä keskeisiä valtateitä sattui 1 736 vakavaa maanjäristyskatastrofia tiepohjassa ja rinteiden tukimuureissa, mikä vastaa 39,76 % arvioinnin kokonaispituudesta. Tievahinkojen välittömät taloudelliset tappiot ylittivät 58 miljardia yuania. vähintään 10 vuotta (Taiwanin maanjäristys) ja jopa 40-50 vuotta (Kanton maanjäristys Japanissa)4,5.Gradientti on tärkein maanjäristysvaaraan vaikuttava tekijä6,7.Siksi on välttämätöntä ylläpitää tien kaltevuutta ja vahvistaa sen vakautta. Kasveilla on korvaamaton rooli rinteiden suojelussa, maaperän kunnostamisessa ja ekologisessa ympäristössä. ravinnetekijöitä, kuten orgaanista ainesta, typpeä, fosforia ja kaliumia, eikä niillä ole kasvillisuuden kasvun kannalta tarpeellista maaperää.Tekijöiden, kuten suuren rinteen ja sadeeroosion vuoksi, rinnemaa on helposti hukassa.Rinteympäristö on ankara, puuttuu kasvien kasvulle tarvittavat olosuhteet, ja rinteessä ei ole yhteistä rinteestä tukevaa vakautta, rinteen suojaamiseen käytetty teknologia on rinteen peittämiseen ruiskutuspohja teknologialla. minun maani. Ruiskutukseen käytetty keinotekoinen maaperä koostuu murskeesta, viljelysmaan maaperästä, oljesta, lannoitteesta, vettä pidättävästä aineesta ja liimasta (yleisesti käytettyjä liimoja ovat portlandsementti, orgaaninen liima ja asfalttiemulgaattori) tietyssä suhteessa. Tekninen prosessi on: ensin asetetaan piikkilanka maaperän päälle, kiven päälle ruiskutetaan ja lopuksi ruiskutetaan pulttia ja sitten kiinnitetään ruiskulla. kaltevuus erityisellä ruiskulla.Enimmäkseen käytetään täysin galvanoitua 14# timantinmuotoista metalliverkkoa, jonka verkkostandardi on 5 cm × 5 cm ja halkaisija 2 mm. Metalliverkon avulla maaperä muodostaa kestävän monoliittisen laatan kallion pinnalle. Metalliverkko syöpyy maaperässä, koska maaperän korroosion aste riippuu maaperän korroosioasteesta. ionitekijöillä on suuri merkitys maaperän aiheuttaman metalliverkkoeroosion arvioinnissa ja maanvyörymävaaran eliminoinnissa.
Kasvien juurilla uskotaan olevan ratkaiseva rooli rinteiden vakauttamisessa ja eroosion hallinnassa10,11,12,13,14.Rinteiden vakauttamiseksi matalia maanvyörymiä vastaan ​​voidaan käyttää kasvillisuutta, koska kasvien juuret voivat kiinnittää maaperän estääkseen maanvyörymiä.15,16,17.Puuinen kasvillisuus, erityisesti pystysuoran juurirakenteen muodostama puusto. jotka toimivat maaperän vahvistavina paaluina.Juuriarkkitehtuurimallien kehitystä ohjaavat geenit, ja maaperän ympäristöllä on ratkaiseva rooli näissä prosesseissa. Metallien korroosio vaihtelee maaperän ympäristön mukaan20. Metallien korroosioaste maaperässä voi vaihdella melko nopeasta liukenemisesta merkityksettömiin vaikutuksiin21. Keinotekoinen maaperä on hyvin erilainen kuin todellisen "luonnonympäristön" ulkoisen vuorovaikutuksen tulos. s vuodet22,23,24.Ennen kuin puumainen kasvillisuus muodostaa vakaan juuriston ja ekosysteemin, se, toimiiko metalliverkko yhdessä kalliorinteen ja keinomaaperän kanssa turvallisesti, liittyy suoraan luonnontalouden kehitykseen, elämän turvallisuuteen ja ekologisen ympäristön kohenemiseen.
Metallien korroosio voi kuitenkin johtaa valtaviin menetyksiin.Kiinassa 1980-luvun alussa tehdyn kemiankoneissa ja muilla teollisuudenaloilla tehdyn tutkimuksen mukaan metallien korroosion aiheuttamat häviöt olivat 4 % kokonaistuotannon arvosta. Siksi on erittäin tärkeää tutkia korroosiomekanismia ja ryhtyä suojatoimenpiteisiin taloudellisen rakentamisen kannalta. Maaperän korroosio, mikro-organismit ovat monimutkainen järjestelmä. ratamateriaaleja, ja myös hajavirrat voivat aiheuttaa korroosiota.Siksi on tärkeää estää maaperään hautautuneiden metallien korroosio.Tällä hetkellä haudatun metallin korroosion tutkimuksessa keskitytään pääasiassa (1) hautautuneen metallin korroosioon vaikuttaviin tekijöihin25;(2) metallien suojausmenetelmät26,27;(3) metallin korroosioasteen arviointimenetelmät28;Korroosio eri väliaineissa. Kaikki tutkimuksessa mukana olleet maaperät olivat kuitenkin luonnollisia ja niissä oli tehty riittävästi maanmuodostusprosesseja. Rautatien kalliorinteiden keinotekoisesta maaperän eroosiosta ei kuitenkaan ole raportoitu.
Verrattuna muihin syövyttäviin väliaineisiin keinomaalla on epälikviditeetin, heterogeenisyyden, kausiluontisuuden ja alueellisuuden ominaisuudet. Keinomaissa metallikorroosio johtuu metallien ja keinomaaperän sähkökemiallisesta vuorovaikutuksesta. Metallien korroosion nopeus riippuu synnynnäisten tekijöiden lisäksi myös ympäröivästä ympäristöstä. Metallikorroosioon vaikuttavat monet tekijät, kuten metallin korroosio yksittäin tai yhdistelmänä, kosteus, metallipitoisuus, happipitoisuus,,,,,, bes30,31,32.
30 vuoden käytännön aikana on ollut ongelmana keinotekoisen maaperän säilyttäminen pysyvästi kivisillä rinteillä33. Joillakin rinteillä pensaat tai puut eivät voi kasvaa 10 vuoden manuaalisen hoidon jälkeen maaperän eroosion vuoksi. Metalliverkon pinnalla oleva lika huuhtoi pois paikoin. Korroosion vuoksi osa metalliverkoista halkeili ja katosi pääasiassa rautatien ylä- ja alapuolella olevasta rinteestä (Figure) ja menetti kaiken maaperän. rautatien sähköaseman maadoitusverkon korroosiosta, kevyen rautatien tuottamasta hajavirtakorroosiosta sekä rautatiesiltojen34,35, raiteiden ja muiden ajoneuvolaitteiden korroosiosta36.Rautatien rinnettä suojaavan metalliverkon korroosiosta ei ole raportoitu. Tässä artikkelissa tutkitaan keinotekoisen maaperän fysikaalisia, kemiallisia ja sähkökemiallisia ominaisuuksia lounaisen maaperän korroosion ja kalliorinteen avulla. maaperän ekosysteemin ennallistamisen ja keinotekoisen ennallistamisen teoreettinen ja käytännöllinen perusta. Keinotekoinen rinne.
Testipaikka sijaitsee Sichuanin mäkisellä alueella (30°32′N, 105°32′E) lähellä Suiningin rautatieasemaa. Alue sijaitsee keskellä Sichuanin altaaa, jossa on matalia vuoria ja kukkuloita, geologinen rakenne on yksinkertainen ja maasto on tasainen. Eroosiota, eroosiota, halkeilua ja veden kertymistä syntyi pääasiassa vesistöjen ylle. pesä on pääosin purppuraa hiekkaa ja mutakiveä. Eheys on huono ja kallio on lohkorakennelma. Tutkimusalueella on subtrooppinen kostea monsuuni-ilmasto, jonka vuodenaikojen ominaisuudet ovat aikainen kevät, kuuma kesä, lyhyt syksy ja myöhäinen talvi. Sademäärä on runsas, valo- ja lämpöresurssit runsaat, pakkaseton jakso pitkä (285 vrk, keskilämpötila on 1 kuukausi), ilmasto on keskilämpötila 4 kuukaudessa. elokuu) on 27,2 °C ja äärimmäinen maksimilämpötila 39,3 °C. Kylmin kuukausi on tammikuu (keskilämpötila on 6,5 °C), äärimmäinen minimilämpötila on -3,8 °C ja vuotuinen keskimääräinen sademäärä on 920 mm, pääasiassa heinä- ja elokuussa. Kevään, kesän, syksyn ja talven sademäärä vaihtelee suuresti.Sateiden osuus vuoden jokaisena vuodenaikana on 19-21 %, 51-54 %, 22-24 % ja 4-5 %.
Tutkimuspaikka on noin 45° rinne vuonna 2003 rakennetun Yu-Sui-rautatien rinteessä. Huhtikuussa 2012 se suuntautui etelään 1 km:n päässä Suiningin rautatieasemalta.Luonnollista rinnettä käytettiin säätelynä.Rinteen ekologisessa ennallistamisessa ekologiseen ennallistamiseen käytetään ulkomaista pintakäsittelyn ruiskutustekniikkaa.Rautatien sivurinteen korkeuden mukaan rinne voidaan jakaa ylärinteeseen, keskirinteeseen ja alarinteeseen (kuva 2).Koska leikatun rinteen paksuus vältetään metallin kaltevuus1 cm, keinotekoinen maaperä on noin 1 cm:n luokkaa. h, käytämme vain ruostumattomasta teräksestä valmistettua lapiota maanpinnan ottamiseen 0-8 cm. Kullekin rinteelle asetettiin neljä toistoa, 15-20 satunnaista näytteenottopistettä kopiota kohden.Jokainen kopio on sekoitus 15-20 satunnaisesti määritettyä S-muotoisista linjan näytteenottopisteistä. Sen tuore paino on noin 500 grammaa laboratoriossa. luonnollisesti ilmakuivataan, ja sora sekä eläin- ja kasvitähteet poimitaan, murskataan akaattitikulla ja siivilöidään 20 meshin, 100 meshin nylonseulalla karkeita hiukkasia lukuun ottamatta.
Maaperän ominaisvastus mitattiin VICTOR4106 maadoitusresistanssin testerillä, jota valmistaa Shengli Instrument Company;maaperän resistanssi mitattiin pellolla;maaperän kosteus mitattiin kuivausmenetelmällä.Kannettavassa digitaalisessa DMP-2-mv/pH-laitteessa on korkea tuloimpedanssi maaperän korroosiopotentiaalin mittaamiseen. Potentiaaligradientti ja redox-potentiaali määritettiin kannettavalla DMP-2-digitaalisella mv/pH-menetelmällä, maaperän liukenevan suolan kokonaismäärä määritettiin jäännöskuivausmenetelmällä, kloridi-ionipitoisuus määritettiin maaperän sulfataatiomenetelmällä (maaperän NOhraatti-menetelmällä). EDTA-titrausmenetelmä, kaksoisindikaattorititrausmenetelmä maaperän karbonaatin ja bikarbonaatin määrittämiseen, kaliumdikromaattihapetuskuumennusmenetelmä maaperän orgaanisen aineksen määrittämiseen, emäksisen liuoksen diffuusiomenetelmä maaperän alkalisen hydrolyysitypen määrittämiseen, H2SO4-HClO4-hajotus Mo-Sb-kolorimetrinen menetelmä Maaperän kokonaisfosforipitoisuus määritettiin maaperän liuoksen pitoisuuksina 0/3H-pitoisuutena ja Olsen-pitoisuus 0/3H. uuttoaine), ja maaperän kokonaiskaliumpitoisuus määritettiin natriumhydroksidifuusioliekkifotometrialla.
Koetiedot systematisoitiin alun perin. SPSS Statistics 20:tä käytettiin keskiarvon, keskihajonnan, yksisuuntaisen ANOVA:n ja ihmisen korrelaatioanalyysin suorittamiseen.
Taulukossa 1 on esitetty eri rinteiden sähkömekaaniset ominaisuudet, anionit ja ravinteet. Eri rinteiden korroosiopotentiaali, maaperän vastustuskyky ja itä-länsi-potentiaaligradientti olivat kaikki merkittäviä (P < 0,05). Laskevan, keskirinteen ja luonnollisen rinteen redox-potentiaalit olivat merkittäviä (P < 0,05). on nousu>lasku>keskirinne.Maan pH-arvo oli järjestyksessä alamäki>ylämäki>keskirinne>luonnollinen rinne.Liukoisen suolan kokonaismäärä, luonnollinen kaltevuus oli merkittävästi suurempi kuin rautatien rinne (P < 0,05).Kolmannen luokan rautatien rinteen maaperän liukenevan suolan kokonaispitoisuus on kohtalainen. luonnollinen rinne ja alhaisin alarinteessä (P < 0,05). Kokonaistyppipitoisuus oli korkein keskirinteessä ja alhaisin ylärinteessä;käytettävissä oleva typpipitoisuus oli korkein ala- ja keskirinteessä ja pienin luonnollisessa rinteessä;radan ylä- ja alamäkeen kokonaistyppipitoisuus oli pienempi, mutta käytettävissä oleva typpipitoisuus suurempi. Tämä osoittaa, että ylä- ja alamäkeen orgaanisen typen mineralisaationopeus on nopea. Saatavilla oleva kaliumpitoisuus on sama kuin käytettävissä oleva fosfori.
Maaperän resistiivisyys on sähkönjohtavuutta osoittava indeksi ja perusparametri maaperän korroosion arvioinnissa. Maan vastustuskykyyn vaikuttavia tekijöitä ovat mm. kosteuspitoisuus, liukoisen suolan kokonaispitoisuus, pH, maaperän rakenne, lämpötila, orgaanisen aineksen pitoisuus, maaperän lämpötila ja tiiviys. Yleisesti ottaen alhaisen resistiivisyyden omaavat maaperät ovat syövyttävämpiä ja päinvastoin. Maaperän syövyttävyyden arvioimiseen käytetään yleisesti käytettyä menetelmää1. arvosanan arviointiperusteet jokaiselle yksittäiselle indeksille37,38.
Kotimaani testitulosten ja standardien (taulukko 1) mukaan, jos maaperän syövyttävyyttä arvioidaan vain maaperän vastustuskyvyn perusteella, ylämäen rinteessä oleva maa on erittäin syövyttävää;alamäen maaperä on kohtalaisen syövyttävää;maaperän syövyttävyys keskirinteessä ja luonnollisessa rinteessä on suhteellisen alhainen heikko.
Ylärinteen maaperän vastus on huomattavasti pienempi kuin muilla rinteen osilla, mikä voi johtua sadeeroosiosta.Ylärinteen pintamaa virtaa veden mukana keskirinteeseen, jolloin ylärinteen metallirinteen suojaverkko on lähellä pintamaata. Osa metalliverkoista paljastui ja jopa roikkui ilmassa (Sogureil on mitattu).paaluväli oli 3 m;paalutussyvyys oli alle 15 cm. Paljas metalliverkko ja irtoava ruoste voivat häiritä mittaustuloksia. Sen vuoksi on epäluotettavaa arvioida maaperän syövyttävyyttä pelkällä maaperän vastuskertoimella. Korroosion kokonaisarvioinnissa ei huomioida nousun maaperän vastustuskykyä.
Korkeasta suhteellisesta kosteudesta johtuen Sichuanin alueen monivuotinen kostea ilma syövyttää ilmalle altistunutta metalliverkkoa vakavammin kuin maaperään hautautunut metalliverkko39. Metalliverkon altistuminen ilmalle voi lyhentää käyttöikää, mikä voi horjuttaa ylämäkeen maaperää. Maaperän häviäminen voi vaikeuttaa kasvien, erityisesti puumaisten kasvien juurtumista. jähmettämään maaperää. Samaan aikaan kasvien kasvu voi myös parantaa maaperän laatua ja lisätä humuspitoisuutta maaperässä, joka ei vain pidä vettä, vaan tarjoaa myös hyvän ympäristön eläinten ja kasvien kasvulle ja lisääntymiselle, mikä vähentää maaperän häviämistä. Siksi rakentamisen alkuvaiheessa ylärinteeseen tulee kylvää enemmän puumaisia ​​siemeniä, ja kalvoa tulee jatkuvasti peittää eroosiota ja vedenpidätysaineita lisäämällä. e maaperän sadevedellä.
Korroosiopotentiaali on tärkeä tekijä, joka vaikuttaa rinteen suojaverkon korroosioon kolmitasoisessa rinteessä, ja sillä on suurin vaikutus ylärinteeseen (taulukko 2). Normaaliolosuhteissa korroosiopotentiaali ei juurikaan muutu tietyssä ympäristössä. Hajavirrat voivat aiheuttaa huomattavan muutoksen. Hajavirrat viittaavat virrat 40, 42, 41, kun ajoneuvot kulkeutuvat julkisiin kulkuneuvoihin ja maaperään. liikennejärjestelmän kehittyessä maani rautatieliikennejärjestelmä on saavuttanut laajamittaisen sähköistymisen, eikä sähköistetyistä rautateistä tasavirtavuotojen aiheuttamaa hautautuneiden metallien korroosiota voida jättää huomiotta. Tällä hetkellä maapotentiaalin gradientin avulla voidaan määrittää, sisältääkö maaperä hajavirtahäiriöitä.Kun pinnan potentiaaligradientti on alempi kuin 0 pinnan virtaus.5 m.kun potentiaaligradientti on välillä 0,5 mv/m - 5,0 mv/m, hajavirta on kohtalainen;kun potentiaaligradientti on suurempi kuin 5,0 mv/m, hajavirran taso on korkea. Potentiaaligradientin (EW) kelluva alue keskirinteessä, ylä- ja alarinteessä on esitetty kuvassa 3. Kelluvan alueen kannalta itä-länsi- ja pohjois-suunnassa on kohtalaisia ​​hajavirtoja, jotka ovat tärkeitä. tekijä, joka vaikuttaa metalliverkkojen korroosioon keskirinteessä ja alarinteessä, erityisesti keskirinteessä.
Yleensä yli 400 mV:n maaperän redox-potentiaali (Eh) osoittaa hapetuskykyä, yli 0-200 mV on keskipelkistyskykyä ja alle 0 mV on suurta pelkistyskykyä. Mitä pienempi maaperän redox-potentiaali on, sitä suurempi on maaperän mikro-organismien korroosiokyky metalleihin44. On mahdollista ennustaa maaperän mikrobipotentiaalin trendi kuin tutkimuksessa, joka oli suurempi mikrobien potentiaalinen maaperän hapetuskorroosio5. 0 mv, ja korroosiotaso oli hyvin pieni. Se osoittaa, että rinteiden maaperän ilmanvaihto on hyvä, mikä ei edistä maaperän anaerobisten mikro-organismien korroosiota.
Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että maaperän pH:n vaikutus maaperän eroosioon on ilmeinen.PH-arvon vaihtelu vaikuttaa merkittävästi metallimateriaalien korroosionopeuteen.Maaperän pH liittyy läheisesti pinta-alaan ja maaperän mikro-organismeihin45,46,47.Yleensä maaperän pH:n vaikutus maaperän ph:n vaikutus maaperän kolmen metallimateriaalien korroosioon ei ole niin ilmeinen, niin lievästi emäksinen. metalliverkon korroosio on heikkoa.
Kuten taulukosta 3 voidaan nähdä, korrelaatioanalyysi osoittaa, että redox-potentiaali ja kaltevuusasento korreloivat merkitsevästi positiivisesti (R2 = 0,858), korroosiopotentiaali ja potentiaaligradientti (SN) korreloivat merkitsevästi positiivisesti (R2 = 0,755) ja redox-potentiaali ja potentiaaligradientti (SN) korreloivat merkitsevästi positiivisesti 0. (R5 = 0).Potentiaalin ja pH:n välillä oli merkittävä negatiivinen korrelaatio (R2 = -0,724). Rinneasema korreloi merkitsevästi positiivisesti redox-potentiaalin kanssa. Tämä osoittaa, että eri rinteiden mikroympäristössä on eroja ja maaperän mikro-organismit liittyvät läheisesti redox-potentiaaliin48, 49, 50. Redox-potentiaali korreloi aina merkitsevästi negatiivisesti pH-arvojen kanssa. maaperän redox-prosessi, mutta sillä oli negatiivinen lineaarinen suhde. Metallin korroosiopotentiaali voi edustaa suhteellista kykyä saada ja menettää elektroneja. Vaikka korroosiopotentiaali korreloi merkittävästi positiivisesti potentiaaligradientin (SN) kanssa, potentiaaligradientti voi johtua metallin helposta elektronien katoamisesta.
Maaperän liukoisen suolan kokonaispitoisuus liittyy läheisesti maaperän syövyttävyyteen. Yleisesti ottaen mitä korkeampi on maaperän suolapitoisuus, sitä pienempi on maaperän vastus, mikä lisää maaperän vastustuskykyä. Maaperän elektrolyyteissä anionien ja vaihteluvälien lisäksi myös korroosiovaikutuksia ovat pääasiassa karbonaatit, kloridit ja sulfaatit. Lisäksi liukenevan suolan kokonaismäärä vaikuttaa maaperän metallin muihin tekijöihin, kuten korroosion ja maaperän potentiaalisiin tekijöihin epäsuorasti. happiliukoisuus53.
Suurin osa maaperässä olevista liukenevista suolasta hajoavista ioneista ei osallistu suoraan sähkökemiallisiin reaktioihin, vaan vaikuttaa metallien korroosioon maaperän resistiivisyyden kautta. Mitä korkeampi maaperän suolapitoisuus on, sitä voimakkaampi maaperän johtavuus ja sitä voimakkaampi maaperän eroosio. Luonnollisten rinteiden maaperän suolapitoisuus on huomattavasti korkeampi kuin rautatien rinteillä, mikä voi johtua siitä, että luonnolliset rinteet voivat olla rikastuvia ja vesipitoisia. rinne on kokenut kypsän maaperän muodostumisen (kiven rapautumisesta muodostunut maaperäaine), mutta rautatien rinteen maaperä koostuu murskeista kivimurskeista ”keinomaan” matriisina, eikä se ole läpikäynyt riittävää maanmuodostusprosessia.Mineraalit eivät vapaudu.Lisäksi luonnonrinteiden syvässä maaperässä olevat suola-ionit nousivat kapillaaritoiminnan kautta pintahaihdutuksen aikana ja kerääntyivät pintamaahan, mikä johti pintamaan suola-ionien pitoisuuden kasvuun.Rautatien rinteen maaperän paksuus on alle 20 cm, jolloin pintamaa ei pysty täydentämään syvän maaperän suolaa.
Positiivisilla ioneilla (kuten K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+ jne.) on vain vähän vaikutusta maaperän korroosioon, kun taas anioneilla on merkittävä rooli korroosion sähkökemiallisessa prosessissa ja niillä on merkittävä vaikutus metallien korroosioon. Cl− voi kiihdyttää anodin korroosiota ja on syövyttävin anioni;mitä korkeampi Cl−pitoisuus on, sitä voimakkaampi maaperän korroosio. SO42− ei ainoastaan ​​edistä teräksen korroosiota, vaan aiheuttaa myös joissakin betonimateriaaleissa korroosiota54.Syövyttää myös rautaa. Useissa happamissa maaperäkokeissa korroosionopeuden todettiin olevan verrannollinen maaperän happamuuteen55. Kloridi ja sulfaatti ovat suoraan liukenevan kalsiumkarbonaatin pääkomponentteja. hiiliteräksen korroosiopainon menetys emäksisessä maaperässä on lähes verrannollinen kloridi- ja sulfaatti-ionien lisäykseen56,57.Lee et al.havaitsi, että SO42- saattaa estää korroosiota, mutta edistää jo muodostuneiden korroosiokuoppien kehittymistä58.
Maaperän syövyttävyyden arviointistandardin ja testitulosten mukaan kunkin rinnemaanäytteen kloridi-ionipitoisuus oli yli 100 mg/kg, mikä viittaa vahvaan maaperän syövyttävyyteen. Sekä ylä- että alarinteiden sulfaatti-ionipitoisuus oli yli 200 mg/kg ja alle 500 mg/kg, ja maaperä oli kohtalaisesti syöpynyt. rosio on heikko.Kun maaperä sisältää korkean pitoisuuden, se osallistuu reaktioon ja tuottaa korroosiohilsettä metallielektrodin pinnalle, mikä hidastaa korroosioreaktiota.Konsentraation kasvaessa asteikko voi rikkoutua äkillisesti, mikä kiihdyttää merkittävästi korroosion nopeutta;pitoisuuden kasvaessa korroosioasteikko peittää metallielektrodin pinnan ja korroosionopeus osoittaa jälleen hidastuvan trendin59.Tutkimuksessa havaittiin, että sen määrä maaperässä oli pienempi, joten sillä ei ollut juurikaan vaikutusta korroosioon.
Taulukon 4 mukaan kaltevuuden ja maaperän anionien välinen korrelaatio osoitti, että rinne- ja kloridi-ionien välillä oli merkittävä positiivinen korrelaatio (R2 = 0,836) ja merkittävä positiivinen korrelaatio kaltevuuden ja liukoisten suolojen kokonaismäärän välillä (R2 = 0,742).
Tämä viittaa siihen, että pintavaluminen ja maaperän eroosio voivat olla vastuussa maaperän liukenevien suolojen kokonaismäärän muutoksista. Liukoisten suolojen kokonaismäärän ja kloridi-ionien välillä oli merkittävä positiivinen korrelaatio, mikä saattaa johtua siitä, että liukenevat kokonaissuolat ovat kloridi-ionien pooli, ja liukenevien suolojen kokonaispitoisuus määrää kloridi-ionien pitoisuuden maaperän liuoksissa. Siksi voimme tietää, että maaperän liukenemien osien ero on suuri.
Orgaaninen aines, kokonaistyppi, käytettävissä oleva typpi, käytettävissä oleva fosfori ja käytettävissä oleva kalium ovat maaperän perusravinteita, jotka vaikuttavat maan laatuun ja juuriston ravinteiden imeytymiseen. Maaperän ravinteet ovat tärkeä tekijä maaperän mikro-organismeihin vaikuttavana tekijänä, joten kannattaa tutkia, onko keinotekoisen maaperän ravinteiden ja metallin korroosion välillä korrelaatiota. on kokenut vain 9 vuoden orgaanisen aineksen kertymistä. Keinotekoisen maaperän erityispiirteistä johtuen on välttämätöntä tuntea hyvin keinotekoisen maaperän ravinteet.
Tutkimus osoittaa, että orgaanisen aineksen pitoisuus on korkein luonnollisessa rinteessä koko maanmuodostusprosessin jälkeen. Matalarinteisen maaperän orgaanisen aineksen pitoisuus oli alhaisin. Sään ja pintavaluen vaikutuksesta maaperän ravinteet kerääntyvät keskirinteeseen ja alarinteeseen muodostaen paksun humuskerroksen. Pienten hiukkasten ja orgaanisten aineiden huonon stabiilisuuden vuoksi maaperässä kuitenkin helposti selviää. keskirinteen ja alarinteen kasvillisuuden peitto ja monimuotoisuus olivat korkeat, mutta homogeenisuus oli vähäistä, mikä voi johtaa pintaravinteiden epätasaiseen jakautumiseen. Paksu humuskerros pitää vettä ja maaperän eliöt ovat aktiivisia. Kaikki tämä nopeuttaa orgaanisen aineksen hajoamista maaperässä.
Alkalihydrolysoidun typen pitoisuus ylä-, keski- ja alarinteessä oli korkeampi kuin luonnollisella rinteellä, mikä viittaa siihen, että orgaanisen typen mineralisaationopeus ratarinteessä oli merkittävästi korkeampi kuin luonnollisen rinteen. Mitä pienempiä hiukkasia, sitä epävakaampi maaperän orgaanisen aineksen rakenne on, sitä helpommin mikro-organismien hajoaminen on orgaanista ainetta. trogeeni60,61.Tutkimuksen tulosten mukaisesti rautatien rinteiden maaperän pienhiukkasainespitoisuus oli merkittävästi suurempi kuin luonnollisten rinteiden. Siksi on ryhdyttävä asianmukaisiin toimenpiteisiin lannoite-, orgaanisen aineksen ja typen pitoisuuden lisäämiseksi radanrinteen maaperässä sekä maaperän pinnan ja käytettävissä olevan valumajätteen27 aiheuttaman jätteen kestävän hyödyntämisen parantamiseksi. 7 % - 99,79 % rautatien kaltevuuden kokonaishäviöstä. Pintavuoto voi olla pääasiallinen käytettävissä olevien ravinteiden häviämisen aiheuttaja rinteiden maaperässä63,64,65.
Kuten taulukosta 4 näkyy, rinteen sijainnin ja käytettävissä olevan fosforin välillä oli merkittävä positiivinen korrelaatio (R2 = 0,948), ja rinteen sijainnin ja käytettävissä olevan kaliumin välinen korrelaatio oli sama (R2 = 0,898). Se osoittaa, että rinteen sijainti vaikuttaa käytettävissä olevan fosforin ja käytettävissä olevan kaliumin pitoisuuteen maaperässä.
Gradientti on tärkeä tekijä, joka vaikuttaa maaperän orgaanisen aineksen pitoisuuteen ja typen rikastumiseen66, ja mitä pienempi gradientti, sitä suurempi rikastumisaste. Maaperän ravinteiden rikastamisessa ravinnehäviö heikkeni, eikä rinteen asennon vaikutus maaperän orgaanisen aineksen pitoisuuteen ja typen kokonaisrikastumiseen ollut ilmeinen. Kasvien eri tyypit ja määrät erittyvät eri juurten happamiin rinteisiin. Käytettävissä oleva fosfori ja käytettävissä oleva kalium maaperässä. Siksi rinteessä olevan sijainnin ja käytettävissä olevan fosforin sekä rinteessä olevan sijainnin ja käytettävissä olevan kaliumin välillä oli merkittävä korrelaatio.
Maaperän ravinteiden ja maaperän korroosion välisen suhteen selvittämiseksi on tarpeen analysoida korrelaatio. Kuten taulukosta 5 käy ilmi, redox-potentiaali korreloi merkittävästi negatiivisesti käytettävissä olevan typen kanssa (R2 = -0,845) ja korreloi merkittävästi positiivisesti käytettävissä olevan fosforin (R2 = 0,842) ja käytettävissä olevan kaliumin (R2 = 0ox.90) kanssa, joka yleensä heijastaa redox.9:n potentiaalia. joitakin maaperän fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia ja vaikuttaa sitten joukkoon maaperän ominaisuuksia.Siksi se on tärkeä tekijä määritettäessä maaperän ravinteiden muuntumisen suuntaa67.Erilaiset redox-ominaisuudet voivat johtaa erilaisiin ravintotekijöiden tiloihin ja saatavuuteen. Siksi redox-potentiaalilla on merkittävä korrelaatio käytettävissä olevan typen, saatavilla olevan kaliumin ja fosforin kanssa.
Metallin ominaisuuksien lisäksi korroosiopotentiaali liittyy myös maaperän ominaisuuksiin. Korroosiopotentiaali korreloi merkittävästi negatiivisesti orgaanisen aineksen kanssa, mikä viittaa siihen, että orgaanisella aineella oli merkittävä vaikutus korroosiopotentiaaliin. Lisäksi orgaaninen aine korreloi merkittävästi negatiivisesti potentiaaligradientin (SN) (R2=-0,713) ja sulfaatti-ionin (R2=-0,671) ja SN:n gradienttipitoisuuden kanssa. re oli merkitsevä negatiivinen korrelaatio maaperän pH:n ja saatavilla olevan kaliumin välillä (R2 = -0,728).
Käytettävissä oleva typpi korreloi merkittävästi negatiivisesti liukoisten suolojen ja kloridi-ionien kokonaismäärän kanssa, ja käytettävissä oleva fosfori ja käytettävissä oleva kalium korreloivat merkittävästi positiivisesti liukenevien suolojen ja kloridi-ionien kokonaismäärän kanssa. Tämä osoitti, että saatavilla oleva ravinnepitoisuus vaikutti merkittävästi maaperän liukenevien suolojen ja kloridi-ionien kokonaismäärään, ja maaperän anionit eivät edistäneet merkittävästi saatavilla olevien ravinnepitoisuuksien syntymistä ja saatavuutta. sulfaatti-ioni, ja korreloi merkittävästi positiivisesti bikarbonaatin kanssa, mikä viittaa siihen, että kokonaistypellä oli vaikutusta sulfaatti- ja bikarbonaattipitoisuuteen. Kasveilla on vähän sulfaatti- ja bikarbonaatti-ionien kysyntää, joten suurin osa niistä on maaperässä vapaita tai ne imeytyvät maaperän kolloideihin. Bikarbonaatti-ionit edistävät maaperän typpisulfaattien kertymistä ja saatavuutta. Ensinnäkin käytettävissä olevan typen ja humuksen pitoisuuden lisääminen maaperässä on hyödyllistä vähentää maaperän syöpymistä.
Maaperä on järjestelmä, jolla on monimutkainen koostumus ja ominaisuudet.Maaperän syövyttävyys on seurausta monien tekijöiden yhteisvaikutuksesta.Siksi maaperän korroosion arvioinnissa käytetään yleensä kattavaa arviointimenetelmää. Viitaten "Geotechnical Engineering Investigation -koodiin" (GB50021-94) ja China Soil Corrosion Test Networkin testimenetelmiin maaperän korroosioaste voidaan arvioida kattavasti seuraavien standardien mukaisesti: (1) Arvio on heikko korroosio, jos korroosio on heikko tai korroosio on heikkoa;(2) jos voimakasta korroosiota ei ole, se arvioidaan kohtalaiseksi korroosioksi;(3) jos voimakasta korroosiota on yksi tai kaksi, se arvioidaan vahvaksi korroosioksi;(4) jos voimakkaan korroosion paikkoja on 3 tai useampia, se arvioidaan vahvaksi korroosioksi vakavan korroosion osalta.
Maaperän vastustuskyvyn, redox-potentiaalin, vesipitoisuuden, suolapitoisuuden, pH-arvon sekä Cl- ja SO42-pitoisuuden perusteella arvioitiin kattavasti maanäytteiden korroosioasteita eri rinteillä. Tutkimustulokset osoittavat, että kaikkien rinteiden maaperät ovat erittäin syövyttäviä.
Korroosiopotentiaali on tärkeä tekijä, joka vaikuttaa rinnesuojaverkon korroosioon.Kolmen rinteen korroosiopotentiaalit ovat kaikki alle -200 mv, millä on suurin vaikutus ylämäkeen metalliverkon korroosioon. Potentiaaligradientin avulla voidaan arvioida maaperän liukenevan virran suuruutta.Hajavirta on tärkeä tekijä metallin rinteissä ja erityisesti ylärinteiden keskirinteissä. ylä-, keski- ja alarinteiden maaperän pitoisuus oli yli 500 mg/kg, ja korroosiovaikutus rinnesuojaverkkoon oli kohtalainen. Maaperän vesipitoisuus on tärkeä tekijä metalliverkkojen korroosiossa keski- ja alarinteessä, ja sillä on suurempi vaikutus rinteen suojaverkkojen korroosioon. .
Tutkimus osoittaa, että korroosiopotentiaali, potentiaaligradientti, liukoisen suolan kokonaispitoisuus ja vesipitoisuus ovat tärkeimmät maaperän korroosioon vaikuttavat tekijät kolmella rinteellä, ja maaperän syövyttävyys arvioidaan vahvaksi.Rinteen suojaverkon korroosio on vakavin keskirinteellä, mikä tarjoaa referenssin rautatien rinteiden suojaverkoston korroosionestosuunnittelulle. vakauttaa kaltevuutta.
Kuinka lainata tätä artikkelia: Chen, J. et al. Maaperän koostumuksen ja sähkökemian vaikutukset kallion rinneverkoston korroosioon Kiinan rautatien varrella.science.Rep.5, 14939;doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL Rautatien pohjarinteiden dynaamiset ominaisuudet maanjäristyksen kiihtyessä.luonnonkatastrofi.69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. et al.Sichuanin maakunnan Wenchuanin maanjäristyksen vaurioittaman alueen moottoriteiden tyypillisten maanjäristysvaurioiden analyysi [J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Seismiset vahinkojen analyysi ja vastatoimenpiteet moottoritiesiltojen Wenchuan earthquake.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1377-1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC Chichin maanjäristyksen vaikutus myöhempien sateiden aiheuttamiin maanvyörymiin Keski-Taiwanissa. Engineering Geology.86, 87–101 (2006).
Koi, T. et al. Maanjäristyksen aiheuttamien maanvyörymien pitkän aikavälin vaikutukset sedimentin tuotantoon vuoristoalueen vedenjakajalla: Tanzawan alue, Japan.geomorphology.101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. Katsaus geoteknisten rinteiden seismisen stabiilisuusanalyysin tutkimukseen.Earthquake Engineering and Engineering Vibration.25, 164–171 (2005).
Yue Ping, tutkimus Wenchuanin maanjäristyksen aiheuttamista geologisista vaaroista Sichuanissa.Journal of Engineering Geology 4, 7–12 (2008).
Ali, F. Rinnesuojaus kasvillisuuden kanssa: joidenkin trooppisten kasvien juurimekaniikka. International Journal of Physical Sciences.5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. Topografiset vaikutukset trooppisiin alhaisiin vuoristometsiin erilaisissa geologisissa olosuhteissa Mount Kinabalussa, Borneossa. Plant Ecology.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. et al. Ihanteelliset kasvin juuriominaisuudet luonnollisten ja suunniteltujen rinteiden suojaamiseksi maanvyörymiltä. Plants and Soils, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Ruohonjuurien vaikutukset pintamaan erodibiliteettiin keskittyneen virtauksen aikana. Geomorphology 76, 54–67 (2006).