Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет. Сіз қолданып жатқан шолғыш нұсқасында CSS қолдауы шектеулі. Ең жақсы тәжірибе үшін жаңартылған шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіріңіз). Әзірге қолдауды жалғастыру үшін сайтты мәнерлерсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Зерттеу нысаны ретінде Суй-Чунцин темір жолының еңісін алсақ, топырақтың меншікті кедергісі, топырақтың электрохимиясы (коррозия потенциалы, тотығу-тотықсыздану потенциалы, потенциал градиенті және рН), топырақ аниондары (жалпы еритін тұздар, Cl-, SO42- және) және топырақтың қоректенуі. калий) Әртүрлі беткейлерде коррозия дәрежесі жасанды топырақтың жеке көрсеткіштері мен жан-жақты көрсеткіштері бойынша бағаланады. Басқа факторлармен салыстырғанда еңісті қорғау торының коррозиясына су ең көп әсер етеді, одан кейін анионды құрамда. Жалпы еритін тұздың тот баурайының коррозиясына орташа әсер етеді, коррозиядан қорғау торына және тоттан қорғау торына қалыпты әсер етеді. Топырақ үлгілерінің тоттану дәрежесі жан-жақты бағаланды, ал үстіңгі беткейлерде коррозия орташа, ал орта және төменгі беткейлерде коррозия күшті болды. Топырақтағы органикалық заттар потенциалды градиентпен айтарлықтай корреляцияланды. Қолда бар азот, қол жетімді калий және қолда бар фосфор жанама түрге айтарлықтай байланысты болды. .
Темір жолдарды, тас жолдарды және су шаруашылығы нысандарын салу кезінде тау саңылаулары жиі болады. Оңтүстік-батыстағы тауларға байланысты Қытайдың теміржол құрылысы таудың көп қазылуын қажет етеді. Ол бастапқы топырақ пен өсімдіктерді бұзады, ашық жартасты беткейлерді жасайды. Бұл жағдай көшкіндерге және жол қозғалысының қауіпсіздігіне, демек, теміржол көлігіне қауіп төндіреді. , әсіресе 2008 жылғы 12 мамырдағы Вэньчуань жер сілкінісінен кейін. Көшкін кең таралған және ауыр жер сілкінісі апатына айналды1.2008 жылы Сычуань провинциясындағы 4243 шақырым негізгі магистральдық жолды бағалауда жол төсемдерінде және еңіс тірек қабырғаларында 1736 қатты жер сілкінісі апаты болды, бұл бағалаудың жалпы ұзақтығының 39,76%-ын құрады. Жолдың зақымдануынан болған тікелей экономикалық шығын геоквабалдан кейінгі 23 миллиард юайдан асып кетті. қауіптер кем дегенде 10 жылға (Тайвандағы жер сілкінісі) және тіпті 40-50 жылға дейін созылуы мүмкін (Жапониядағы Канто жер сілкінісі)4,5. Градиент жер сілкінісі қаупіне әсер ететін негізгі фактор болып табылады6,7. Сондықтан жолдың еңісін ұстап тұру және оның тұрақтылығын нығайту қажет. тау жыныстарының беткейлерінде органикалық заттар, азот, фосфор және калий сияқты қоректік факторлардың жинақталуы жоқ және өсімдіктердің өсуіне қажетті топырақ ортасы жоқ. Еңістің үлкен және жаңбыр эрозиясы сияқты факторлардың әсерінен еңіс топырағы оңай жоғалады. Еңіс ортасы қатал, төбешіктердің өсуіне қажетті жағдайлар, сондай-ақ беткейлердің өсуіне қажетті жағдайлар, сондай-ақ төбенің төбесінің тұрақтылығын қамтамасыз ете алмайды9. еңісті қорғауға арналған топырақ - бұл менің елімде жиі қолданылатын баурайдың экологиялық қалпына келтіру технологиясы. Бүрку үшін қолданылатын жасанды топырақ қиыршық тастан, ауылшаруашылық жерінің топырағынан, сабаннан, құрама тыңайтқыштан, суды сақтайтын агенттен және желімнен тұрады (жиі қолданылатын желімдерге портландцемент, органикалық желім және асфальтбетонның бірінші техникалық өңдеуі жатады). тасты, содан кейін тойтармалармен және анкерлік болттармен тікенді сымды бекітіңіз, соңында тұқымдары бар жасанды топырақты арнайы бүріккішпен еңіске шашыратыңыз. Толығымен мырышталған 14 # гауһар тәрізді металл тор негізінен пайдаланылады, тор стандарты 5 см × 5 см және диаметрі 2 мм металдан жасалған металдың монолитті бетін түзуге мүмкіндік береді. .Металл тор топырақта коррозияға ұшырайды, өйткені топырақтың өзі электролит болып табылады және коррозия дәрежесі топырақтың ерекшеліктеріне байланысты. Топырақ коррозиясының факторларын бағалау топырақтың әсерінен металл тор эрозиясын бағалау және көшкін қаупін жою үшін үлкен маңызға ие.
Өсімдік тамырлары беткейлерді тұрақтандыруда және эрозияны бақылауда шешуші рөл атқарады10,11,12,13,14. Таяз көшкіндерге қарсы беткейлерді тұрақтандыру үшін өсімдіктерді пайдалануға болады, өйткені өсімдік тамырлары көшкіндердің алдын алу үшін топырақты бекіте алады15,16,17. Ағаш өсімдіктер, әсіресе ағаштар, таяз жерлерді және бүйірлік төңкерістерді қорғауға көмектеседі18. Топырақта қадаларды күшейтетін өсімдіктердің жүйелері. Тамыр архитектурасының үлгілерінің дамуы гендермен қозғалады және бұл процестерде топырақ ортасы шешуші рөл атқарады. Металдардың коррозиясы топырақтың ортасына байланысты өзгереді20. Топырақтағы металдардың коррозиясының дәрежесі жеткілікті жылдам еруден елеусіз әсерге дейін өзгеруі мүмкін21. Жасанды түзілудің табиғи нәтижесі сондықтан. сыртқы орта мен әртүрлі организмдер арасындағы ондаған миллион жылдар22,23,24.Ағаш өсімдіктері тұрақты тамыр жүйесі мен экожүйені қалыптастырмай тұрып, металл тордың тау жыныстарымен және жасанды топырақпен бірігіп қауіпсіз жұмыс істей алуы табиғи экономиканың дамуына, тіршілік қауіпсіздігіне және экологиялық ортаның жақсаруына тікелей байланысты.
Алайда, металдардың коррозиясы үлкен шығындарға әкелуі мүмкін. 1980 жылдардың басында Қытайда химиялық машина жасау және басқа салаларда жүргізілген сауалнамаға сәйкес, металл коррозиясынан болатын шығындар жалпы шығарылатын өнімнің 4% құрайды. Сондықтан коррозия механизмін зерттеу және қорғау шараларын қабылдау үлкен маңызға ие. метаболиттер материалдарды коррозияға ұшыратуы мүмкін, ал адасу ағындары да коррозияға әкелуі мүмкін. Сондықтан топыраққа көмілген металдардың коррозиясын болдырмау маңызды. Қазіргі уақытта көмілген металл коррозиясына арналған зерттеулер негізінен (1) көмілген металл коррозиясына әсер ететін факторларға25;(2) металды қорғау әдістері26,27;(3) металл коррозиясының дәрежесін бағалау әдістері28;Әртүрлі орталардағы коррозия. Дегенмен, зерттеудегі барлық топырақтар табиғи болды және жеткілікті топырақ түзілу процестерінен өтті. Дегенмен, теміржол жыныстарының беткейлерінің жасанды топырақ эрозиясы туралы есеп жоқ.
Басқа коррозиялық орталармен салыстырғанда жасанды топырақ өтімділік, біркелкі емес, маусымдық және аймақтық сипаттамаларға ие. Жасанды топырақтардағы металл коррозиясы металдар мен жасанды топырақ арасындағы электрохимиялық әсерлесулерден туындайды. Туа біткен факторлардан басқа, металдың коррозиясының жылдамдығы қоршаған ортаның әртүрлілігіне байланысты, мысалы, коррозиялық әсер етуші ортаның жеке құрамы, мотокстер. йген мөлшері, жалпы еритін тұз мөлшері, анион және металл иондарының мөлшері, рН, топырақ микробтары30,31,32.
30 жылдық тәжірибеде жартасты беткейлердегі жасанды топырақты қалай біржолата сақтап қалу мәселесі өзекті мәселеге айналды.33. Топырақ эрозиясына байланысты 10 жыл қолмен күтім жасағаннан кейін кейбір беткейлерде бұталар немесе ағаштар өсе алмайды. Металл тордың бетіндегі кірді кей жерлерде шайып кеткен. Коррозия салдарынан кейбір металл торлар жарылып, жоғарыда барлық зерттеулер жойылып кеткен. Темір жол баурайының коррозиясы негізінен теміржол қосалқы станциясының жерге қосу торының коррозиясына, жеңіл рельстің әсерінен пайда болатын адасқан ток коррозиясына және темір жол көпірлерінің тоттануына34,35, жолдар мен басқа да көлік құралдарының тоттануына бағытталған36.Темір жол беткейінің коррозиясы туралы хабарламалар болған жоқ.Оңтүстік тау жыныстарының химиялық және химиялық қасиеттерін зерттеуде. Топырақтың қасиеттерін бағалау арқылы металдың коррозиясын болжауға және топырақтың экожүйесін қалпына келтіруге және жасанды қалпына келтіруге теориялық және практикалық негіз беруге бағытталған Суйю темір жолының еңісі. Жасанды көлбеу.
Сынақ алаңы Сычуаньнің таулы аймағында (30°32′сол., 105°32′Ш.) Суйнь вокзалының маңында орналасқан. Бұл аймақ Сычуань ойпатының ортасында, аласа таулар мен төбелермен, қарапайым геологиялық құрылымымен және тегіс жер бедерімен орналасқан. Эрозия, кесу және судың жиналуы негізінен ландшафттарды эрозияға ұшыратады және төбешіктер жасайды. күлгін құм және балшық тас. Тұтастығы нашар, ал тау жынысы блокты құрылым. Зерттелетін аумақта ерте көктем, ыстық жаз, қысқа күз және қыстың аяғы маусымдық сипаттамалары бар субтропиктік ылғалды муссондық климат бар. Жауын-шашын мол, жарық және жылу ресурстары мол, аязсыз кезең ұзақ (орташа температура 285 миллион ° C, орташа жылдық температура 14 ° C). айы (тамыз) 27,2°С, ең жоғарғы температурасы 39,3°C. Ең суық ай қаңтар (орташа температура 6,5°С), ең төменгі температура -3,8°C, жылдық орташа жауын-шашын мөлшері 920 мм, негізінен шілде және тамыз айларында шоғырланған. Жауын-шашын көктемде, жазда және қыста көп түседі.Жылдың әр маусымындағы жауын-шашынның үлесі сәйкесінше 19-21%, 51-54%, 22-24% және 4-5% құрайды.
Зерттеу алаңы 2003 жылы салынған Ю-Суй темір жолының баурайында шамамен 45° еңіс болып табылады. 2012 жылдың сәуірінде ол Суйнинг теміржол вокзалынан 1 км қашықтықта оңтүстікке қарайды.Бақылау ретінде табиғи еңіс пайдаланылды. Баурайдың экологиялық қалпына келтірілуі экологиялық қалпына келтіру үшін шетелдік үстіңгі өңдеу топырақты бүрку технологиясын қолданады.Темір жол бойындағы еңістің биіктігіне сәйкес еңісті жоғары еңіс, орташа еңіс және төмен еңіс деп бөлуге болады (2-сурет). Топырақ металл торының коррозия өнімдері үшін біз топырақ бетін 0-8 см алу үшін тек тот баспайтын болаттан жасалған күректі пайдаланамыз. Әрбір еңіс позиция үшін төрт қайталау орнатылды, әр көшірмеде 15-20 кездейсоқ сынама алу нүктесі бар. Әрбір көшірме S-тәрізді сызықтардан кездейсоқ анықталған 15-20 қоспасы болып табылады. өңдеуге арналған полиэтилен қыстырғыш қаптар. Топырақ табиғи түрде ауада кептіріледі, ал қиыршық тасты, жануарлар мен өсімдік қалдықтарын іріктеп алып, ақық таяқшамен ұсақтайды және ірі бөлшектерден басқа 20 торлы, 100 көзді нейлон елеуішпен електен өткізеді.
Топырақ кедергісі Shengli Instrument компаниясы шығарған VICTOR4106 жерге тұйықталу кедергісін сынау құралымен өлшенді;топырақтың меншікті кедергісі далада өлшенді;топырақ ылғалдылығы кептіру әдісімен өлшенді. DMP-2 портативті сандық mv/pH аспабы топырақ коррозиясының потенциалын өлшеуге арналған жоғары кіріс кедергісіне ие. Потенциалдық градиент пен тотығу-тотықсыздану потенциалы DMP-2 портативті цифрлық mv/pH арқылы анықталды, топырақтағы жалпы еритін тұз қалдықты кептіру әдісімен анықталды (сондықтан ANO3 титрлеу әдісімен), сульфаттың мөлшері жанама ЭДТА титрлеу әдісімен, топырақ карбонаты мен бикарбонатын анықтау үшін қос индикаторлық титрлеу әдісімен, топырақтың органикалық заттарын анықтау үшін калий бихроматымен тотығу қыздыру әдісімен, топырақтың сілтілі гидролизі азотын анықтау үшін сілтілі ерітіндінің диффузиялық әдісімен, H2SO4-HClO4 қорытылуының жалпы түсі мен Mo-phostricusphosphosphosphosphosphosphosphosphosphosphosphosphosphosb. топырақтағы Олсен әдісімен (экстрагент ретінде 0,05 моль/л NaHCO3 ерітіндісі), ал топырақтағы жалпы калий мөлшері натрий гидроксиді балқыту-жалындық фотометриямен анықталды.
Эксперименттік деректер бастапқыда жүйеленді. SPSS Statistics 20 орташа, стандартты ауытқу, бір жақты ANOVA және адам корреляциясын талдау үшін пайдаланылды.
1-кестеде әртүрлі беткейлердегі топырақтардың электромеханикалық қасиеттері, аниондары мен қоректік заттары берілген. Коррозия потенциалы, топырақ кедергісі және әртүрлі беткейлердің шығыс-батыс потенциалының градиенті маңызды болды (P < 0,05). Төменгі, орташа еңіс және табиғи еңістің тотығу-тотықсыздану потенциалдары маңызды болды (P < 0,05, солтүстік градиент әлеуеті, солтүстігіне қарай потенциалы). ient, еңіс>төменгі>орта еңіс болып табылады. Топырақтың рН мәні төмен еңіс>төбешік>орта еңіс>табиғи еңіс ретінде болды.Жалпы еритін тұз, табиғи еңіс темір жол баурайынан айтарлықтай жоғары болды (P <0,05). Үшінші дәрежелі еңістің жалпы еритін тұз мөлшері және теміржолдың жалпы еритін тұзының мөлшері 0,0 кг жоғары теміржолда тұз/кг. металл коррозиясы. Топырақтың органикалық заттарының мөлшері табиғи еңісте ең жоғары, ал еңіс беткейінде ең аз (P <0,05) болды. Азоттың жалпы мөлшері орташа еңісте ең жоғары және ең төменгі беткейде ең аз болды;қол жетімді азот мөлшері еңіс пен орташа еңістікте ең жоғары, ал табиғи еңісте ең аз болды;темір жолдың еңіс пен еңісіндегі жалпы азот мөлшері төмен болды, бірақ қолда бар азот мөлшері жоғары болды. Бұл жоғары және төмен қарай органикалық азоттың минералдану жылдамдығының жылдам екенін көрсетеді. Қолда бар калий мөлшері қолда бар фосформен бірдей.
Топырақ кедергісі электр өткізгіштігін көрсететін көрсеткіш және топырақ коррозиясын бағалаудың негізгі параметрі болып табылады. Топырақ кедергісіне әсер ететін факторларға ылғалдылық, жалпы еритін тұз мөлшері, рН, топырақ құрылымы, температура, органикалық заттардың мөлшері, топырақ температурасы және тығыздық жатады. Жалпы айтқанда, коррозияға төзімділігі төмен және коррозияға төзімді топырақтар. rosivity әртүрлі елдерде жиі қолданылатын әдіс болып табылады. 1-кестеде әрбір жеке индекс үшін коррозия дәрежесін бағалау критерийлері көрсетілген37,38.
Менің елімдегі сынақ нәтижелеріне және стандарттарына сәйкес (1-кесте), егер топырақтың коррозияға қабілеттілігі тек топырақтың меншікті кедергісі арқылы бағаланса, еңістегі топырақ жоғары коррозияға ұшырайды;еңіс беткейдегі топырақ орташа коррозиялық;ортаңғы беткейде және табиғи еңістегі топырақтың коррозиялық қасиеті салыстырмалы түрде төмен.
Төбе баурайының топырақ кедергісі жаңбыр эрозиясынан туындауы мүмкін еңістің басқа бөліктеріне қарағанда айтарлықтай төмен. Беткейдегі топырақтың үстіңгі қабаты сумен бірге ортаңғы беткейге ағады, осылайша беткейдегі металл еңісті қорғау торы топырақтың үстіңгі қабатына жақын болады. Металл торлардың кейбірі ашық және тіпті ауада өлшенген (1;қадалар аралығы 3 м;қадаларды қағу тереңдігі 15 см-ден төмен болды. Жалаңаш металл тор және қабыршақты тот өлшеу нәтижелеріне кедергі келтіруі мүмкін. Сондықтан топырақтың коррозиясын тек топырақтың меншікті кедергі индексі бойынша бағалау сенімсіз. Коррозияны кешенді бағалауда еңістің топырақтың меншікті кедергісі ескерілмейді.
Салыстырмалы ылғалдылықтың жоғары болуына байланысты Сычуань аймағындағы көпжылдық ылғалды ауа топыраққа көмілген металл торға қарағанда ауаға ұшыраған металл тордың коррозияға ұшырауына себеп болады39. Сым тордың ауаға әсер етуі қызмет ету мерзімінің қысқаруына әкелуі мүмкін, бұл тау бетіндегі топырақтарды тұрақсыздандыруы мүмкін. Топырақтың жоғалуы өсімдіктердің, әсіресе ағаштың өсімдіктердің өсуін қиындатуы мүмкін. Сонымен қатар, өсімдіктердің өсуі топырақтың сапасын жақсартуға және топырақтағы қарашірік құрамын арттыруға мүмкіндік береді, бұл суды ұстап қана қоймай, сонымен қатар жануарлар мен өсімдіктердің өсуі мен көбеюі үшін жақсы ортаны қамтамасыз етеді, осылайша топырақтың жоғалуын азайтады. Сондықтан құрылыстың бастапқы кезеңінде ағаш тұқымдарын көбірек себу керек, сондықтан суды қорғау үшін агентпен жабу және оны үздіксіз жабу керек. жаңбыр суымен беткейлік топырақтың эрозиясы.
Коррозия потенциалы үш деңгейлі еңістегі еңісті қорғау торының коррозиясына әсер ететін маңызды фактор болып табылады және төбе баурайына ең үлкен әсер етеді (2-кесте). Қалыпты жағдайда коррозия потенциалы белгілі бір ортада көп өзгермейді. Айтарлықтай өзгеріс адасу ағындарынан болуы мүмкін. Қоғамдық көлік жүйесі. Көлік жүйесінің дамуымен, менің елімнің темір жол көлігі жүйесі ауқымды электрлендіруге қол жеткізді және электрлендірілген темір жолдардан тұрақты токтың ағып кетуінен туындаған көмілген металдардың коррозиясын елемеуге болмайды. Қазіргі уақытта топырақ потенциалының градиенті топырақтың градиенті бар-жоғын анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін. адасу ток аз;потенциалдық градиент 0,5 мв/м-ден 5,0 мв/м-ге дейінгі диапазонда болғанда, адасу ток орташа;әлеуетті градиент 5,0 мв/м жоғары болғанда, адасу ағымының деңгейі жоғары болады. Ортаңғы еңістің, жоғары еңістің және төмен еңістің потенциалды градиентінің (EW) өзгермелі диапазоны 3-суретте көрсетілген. Қалқымалы диапазон тұрғысынан алғанда, ағыстың шығыс-батыс және солтүстік-оңтүстік бағытында орташа адасқан ағындар бар. ортаңғы еңістегі және төмен еңістегі металл торлардың коррозиясы, әсіресе орташа еңістегі.
Жалпы топырақтың тотығу-тотықсыздану потенциалы (Eh) 400 мВ жоғары тотығу қабілетін көрсетеді, 0-200 мВ жоғары тотықсыздану қабілетін көрсетеді, ал 0 мВ төмен тотықсыздану қабілеті үлкен. Топырақтың тотығу-тотықсыздану потенциалы неғұрлым төмен болса, топырақ микроорганизмдерінің металдарға коррозияға қабілеттілігі соғұрлым жоғары болады44. үш беткейдегі топырақтың тотығу-тотықсыздану потенциалы 500 мВ-тан жоғары болды, ал коррозия деңгейі өте аз болды. Бұл беткейлік жердің топырақ желдету жағдайы жақсы екенін көрсетеді, бұл топырақтағы анаэробты микроорганизмдердің коррозиясына қолайлы емес.
Алдыңғы зерттеулер топырақтың рН-ның топырақ эрозиясына әсері айқын екенін анықтаған. рН шамасының ауытқуымен металдық материалдардың коррозия жылдамдығы айтарлықтай әсер етеді. Топырақ рН ауданымен және топырақтағы микроорганизмдермен тығыз байланысты45,46,47.Жалпы айтқанда, топырақтағы металдың рН-ның аздап әсер етуі топырақтың қышқылдылығы соншалықты емес. үш темір жол беткейінің барлығы сілтілі, сондықтан металл тордың коррозиясына рН әсері әлсіз.
3-кестеден көрініп тұрғандай, корреляциялық талдау тотығу-тотықсыздану потенциалы мен көлбеу позициясы айтарлықтай оң корреляцияда (R2 = 0,858), коррозия потенциалы мен потенциалдық градиент (SN) айтарлықтай оң корреляцияда (R2 = 0,755), ал тотығу-тотықсыздану потенциалы мен потенциалдық градиент (SN) айтарлықтай оң корреляцияда (R2 = R0.5) айтарлықтай оң.Потенциал мен рН (R2 = -0,724) арасында елеулі теріс корреляция болды. Еңіс позициясы тотығу-тотықсыздану потенциалымен айтарлықтай оң корреляцияға ие болды. Бұл әр түрлі еңіс позицияларының микроортасында айырмашылықтар бар екенін және топырақ микроорганизмдері тотығу-тотықсыздану потенциалымен тығыз байланысты екенін көрсетеді48, 49, 50. Оның pH2T-мен тотығу-тотықсыздану потенциалының теріс қатынасы рН5, оның айтарлықтай теріс қатынасы екенін көрсетеді. және Eh мәндері топырақтың тотығу-тотықсыздану процесі кезінде әрдайым синхронды түрде өзгермейді, бірақ теріс сызықтық қатынасқа ие болды. Металл коррозиясының потенциалы электрондарды алу және жоғалтудың салыстырмалы қабілетін көрсете алады. Коррозия потенциалы әлеуетті градиентпен (SN) айтарлықтай оң корреляцияланғанымен, әлеуетті градиент металдың электрондарды оңай жоғалтуынан туындауы мүмкін.
Топырақтың жалпы еритін тұз мөлшері топырақтың коррозиясымен тығыз байланысты.Жалпы айтқанда, топырақтың тұздылығы жоғары болған сайын, топырақтың меншікті кедергісі төмендейді, осылайша топырақтың тұрақтылығы артады.Топырақ электролиттерінде тек аниондар мен әртүрлі диапазондар ғана емес, сонымен қатар коррозияға әсер ететін заттар негізінен карбонаттар, хлоридтер және сульфаттар, сонымен қатар тұздың жалпы құрамындағы тұздар, жанама әсер етеді. металдардағы электродтық потенциалдың әсері және топырақ оттегінің ерігіштігі53 сияқты.
Топырақтағы еритін тұзбен диссоциацияланған иондардың көпшілігі электрохимиялық реакцияларға тікелей қатыспайды, бірақ топырақтың кедергісі арқылы металдың коррозиясына әсер етеді. Топырақтың тұздылығы неғұрлым жоғары болса, топырақтың өткізгіштігі соғұрлым күшті болады және топырақ эрозиясы соғұрлым күшті болады. Табиғи беткейлердегі топырақтың тұздылығы теміржол беткейлерінен айтарлықтай жоғары, бұл табиғи беткейлерге байланысты болуы мүмкін. топырақ пен суды үнемдеу.Табиғи еңістің пісіп-жетілген топырақ түзілуін бастан өткеруі (тау жыныстарының ыдырауынан пайда болған топырақтың негізгі материалы) тағы бір себеп болуы мүмкін, бірақ темір жол баурайындағы топырақ «жасанды топырақ» матрицасы ретінде қиыршық тас сынықтарынан тұрады және жеткілікті топырақ түзілу процесінен өтпеді.Пайдалы қазбалар шығарылмаған.Сонымен қатар, табиғи беткейлердің терең топырағындағы тұз иондары жер үсті булану кезінде капиллярлық әсер арқылы көтеріліп, жер бетіндегі топырақта жинақталған, нәтижесінде жер бетіндегі топырақта тұз иондарының мөлшері артады.Темір жол баурайындағы топырақтың қалыңдығы 20 см-ден аз, нәтижесінде топырақтың үстіңгі қабатынан тұзды сіңіре алмайды.
Оң иондар (мысалы, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+ және т.б.) топырақтың коррозиясына аз әсер етеді, ал аниондар коррозияның электрохимиялық процесінде маңызды рөл атқарады және металдың коррозиясына айтарлықтай әсер етеді.Cl− анодтың коррозиясын жеделдете алады және ең коррозиялық анион болып табылады;Неғұрлым Cl− мөлшері жоғары болса, топырақ коррозиясы соғұрлым күшті болады. SO42− болаттың коррозиясына ықпал етіп қана қоймайды, сонымен қатар кейбір бетон материалдарының коррозиясын тудырады54. Сондай-ақ темірді коррозияға ұшыратады. Қышқыл топырақтың бірқатар эксперименттерінде коррозия жылдамдығы топырақтың қышқылдығына 55 пропорционалды екендігі анықталды. сілтілі топырақта көміртекті болаттың коррозия салмағының жоғалуы хлорид пен сульфат иондарының қосылуына пропорционалды дерлік екенін көрсетті56,57.Ли және т.б.SO42- коррозияға кедергі келтіруі мүмкін екенін анықтады, бірақ қазірдің өзінде қалыптасқан коррозия шұңқырларының дамуына ықпал етеді58.
Топырақтың коррозияға қабілеттілігін бағалау стандартына және сынақ нәтижелеріне сәйкес, әрбір еңіс топырақ үлгісіндегі хлорид ионының мөлшері 100 мг/кг-нан жоғары болды, бұл топырақтың күшті коррозиясын көрсетеді. Тау және еңіс беткейлеріндегі сульфат ионының мөлшері 200 мг/кг-нан жоғары және 500 мг/кг-дан төмен болды, ал топырақтың коррозиялылығы орташа режимде сульфаттың мөлшері2 төмен. 00мг/кг, және топырақ коррозиясы әлсіз. Топырақ ортасының құрамында жоғары концентрация болған кезде, ол реакцияға қатысады және металл электродтың бетінде коррозия шкаласын тудырады, осылайша коррозия реакциясын баяулатады. Концентрация жоғарылаған сайын, шкала кенеттен бұзылуы мүмкін, осылайша коррозия жылдамдығын айтарлықтай жеделдетеді;концентрация арта берген сайын, коррозия шкаласы металл электродтың бетін жауып, коррозия жылдамдығы қайтадан баяулау тенденциясын көрсетеді59.Зерттеу топырақтағы мөлшердің аз болғанын және сондықтан коррозияға аз әсер еткенін көрсетті.
4-кестеге сәйкес еңіс пен топырақ аниондарының арасындағы корреляция еңіс пен хлорид иондары арасында айтарлықтай оң корреляция (R2=0,836), ал еңіс пен жалпы еритін тұздар арасында (R2=0,742) айтарлықтай оң корреляция бар екенін көрсетті.
Бұл топырақтағы жалпы еритін тұздардың өзгеруіне жер үсті ағыны мен топырақ эрозиясы жауапты болуы мүмкін екенін көрсетеді. Жалпы еритін тұздар мен хлорид иондарының арасында айтарлықтай оң корреляция болды, бұл жалпы еритін тұздар хлорид иондарының бассейні болғандықтан болуы мүмкін және жалпы еритін тұздардың мазмұны хлорид ерітінділерінің мазмұнын анықтайды, сондықтан біз корилл ерітінділеріндегі күрделі айырмашылықты тудыруы мүмкін. металл тор бөлігінің розиясы.
Органикалық заттар, жалпы азот, қолда бар азот, қолда бар фосфор және қол жетімді калий топырақ сапасына және қоректік заттардың тамыр жүйесімен сіңуіне әсер ететін топырақтың негізгі қоректік заттары болып табылады.Топырақтың қоректік заттары топырақтағы микроорганизмдерге әсер ететін маңызды фактор болып табылады, сондықтан онымен біткен металдық корниттердің бар-жоғын зерттеген жөн. 2003 жыл, бұл жасанды топырақта органикалық заттардың жинақталуына небәрі 9 жыл болғанын білдіреді. Жасанды топырақтың ерекшелігіне байланысты жасанды топырақтағы қоректік заттарды жақсы түсіну қажет.
Зерттеулер көрсеткендей, органикалық заттардың мөлшері бүкіл топырақ түзілу процесінен кейін табиғи еңіс топырағында ең жоғары болады. Төмен еңісті топырақта органикалық заттардың мөлшері ең аз болды. Ауа райының әсерінен және жер бетіндегі ағынды сулардың әсерінен топырақтың қоректік заттары еңістің ортасында және еңістің төменгі жағында жиналып, қарашіріндінің қалың қабатын түзеді. Дегенмен, аз мөлшерде және органикалық заттардың тұрақтылығы төмен болғандықтан, топырақтың қоректік заттары жеңіл. микроорганизмдер арқылы.Зерттеу нәтижесінде ортаңғы және төмен еңістегі өсімдіктер жамылғысы мен алуан түрлілігі жоғары болғанымен, біртектілігі төмен, бұл жер үсті қоректік заттардың біркелкі таралуына әкеліп соғуы мүмкін.Гумустың қалың қабаты суды ұстап тұрады және топырақ организмдері белсенді.Осының бәрі топырақтағы органикалық заттардың ыдырауын тездетеді.
Баурайдың жоғары, орташа және төмен еңістегі темір жолдардағы сілті-гидролизденген азот мөлшері табиғи еңіске қарағанда жоғары болды, бұл теміржол беткейінің органикалық азот минералдану жылдамдығы табиғи еңіске қарағанда айтарлықтай жоғары екенін көрсетеді. es, және минералданған органикалық азот бассейні неғұрлым көп60,61. 62 зерттеу нәтижелеріне сәйкес, темір жол беткейлерінің топырағындағы ұсақ бөлшектердің толтырғыштарының мөлшері табиғи беткейлерге қарағанда айтарлықтай жоғары болды. Сондықтан тыңайтқыштардың, органикалық заттардың және рельстегі топырақтың азоттың құрамын арттыру, сондай-ақ рельстегі топырақты жақсарту үшін тиісті шараларды қабылдау қажет. жер бетіндегі ағынды сулардан туындаған қолда бар фосфор мен қол жетімді калий қалдықтары темір жол баурайындағы жалпы жоғалтудың 77,27%-дан 99,79%-ға дейін құрады. Беткейлік ағындар еңіс топырақтардағы қолда бар қоректік заттардың жоғалуының негізгі қозғаушы күші болуы мүмкін63,64,65.
4-кестеде көрсетілгендей, көлбеу позициясы мен қолда бар фосфор (R2=0,948) арасында айтарлықтай оң корреляция болды, ал көлбеу жағдайы мен қол жетімді калий арасындағы корреляция бірдей болды (R2=0,898). Бұл көлбеу позициясы топырақтағы қол жетімді фосфор мен калийдің мазмұнына әсер ететінін көрсетеді.
Градиент топырақтың органикалық заттарының мазмұнына және азотпен байытылуына әсер ететін маңызды фактор66, ал градиент неғұрлым аз болса, байыту жылдамдығы соғұрлым жоғары болады. Топырақтың қоректік заттарын байыту үшін қоректік заттардың жоғалуы әлсіреген, ал еңіс орналасуының топырақтың органикалық заттарының мазмұнына және жалпы азотпен байытылуына әсері айқын емес. органикалық қышқылдар топырақтағы қол жетімді фосфор мен қол жетімді калийді бекітуге пайдалы. Сондықтан еңіс орналасуы мен қолда бар фосфор, еңіс орналасуы мен қол жетімді калий арасында маңызды корреляция болды.
Топырақтың қоректік заттары мен топырақ коррозиясының арасындағы байланысты нақтылау үшін корреляцияны талдау қажет. 5-кестеде көрсетілгендей, тотығу-тотықсыздану потенциалы қолда бар азотпен (R2 = -0,845) айтарлықтай теріс корреляцияда және қолда бар фосформен айтарлықтай оң корреляцияда болды (R2 = 0,842 және қызыл калий = 809 сапаны көрсетеді). әдетте топырақтың кейбір физикалық және химиялық қасиеттеріне әсер ететін тотығу-тотықсыздану, содан кейін топырақтың бірқатар қасиеттеріне әсер етеді.Сондықтан, ол топырақтың қоректік заттардың трансформациясының бағытын анықтауда маңызды фактор болып табылады67. Әртүрлі тотығу-тотықсыздану қасиеттері әртүрлі күйлер мен қоректік факторлардың болуын тудыруы мүмкін.Сондықтан, қолжетімді тотығу-тотықсыздану потенциалы бар және қолжетімді corregenusphorosp.
Металл қасиеттерінен басқа, коррозия потенциалы топырақ қасиеттеріне де қатысты. Коррозия потенциалы органикалық заттармен айтарлықтай теріс корреляцияға ие болды, бұл органикалық заттардың коррозия потенциалына айтарлықтай әсер еткенін көрсетеді. Сонымен қатар, органикалық заттар потенциалды градиентпен (SN) (R2=-0,713) және сульфат ионымен (R2=0,01) әсер ететін органикалық затпен де айтарлықтай теріс корреляция болды. және сульфат ионы..Топырақ рН мен қол жетімді калий арасында айтарлықтай теріс корреляция болды (R2 = -0,728).
Қол жетімді азот жалпы еритін тұздармен және хлорид иондарымен айтарлықтай теріс корреляцияда болды, ал қолда бар фосфор мен қол жетімді калий жалпы еритін тұздармен және хлорид иондарымен айтарлықтай оң корреляцияда болды. Бұл қолда бар қоректік заттардың жалпы еритін тұздар мен хлорид иондарының мөлшеріне айтарлықтай әсер ететінін көрсетті. Жалпы азот сульфат ионымен айтарлықтай теріс корреляцияға ие болды, ал бикарбонатпен айтарлықтай оң корреляцияланды, бұл жалпы азот сульфат пен бикарбонаттың құрамына әсер еткенін көрсетеді. Өсімдіктер сульфат иондары мен бикарбонат иондарына аз сұранысқа ие, сондықтан олардың көпшілігі soilB немесе colloid of soils-да бос. топырақтағы азот және сульфат иондары топырақтағы азоттың болуын төмендетеді.Сондықтан топырақтағы азот пен қарашіріктің мазмұнын тиісті түрде арттыру топырақтың коррозиясын азайту үшін тиімді.
Топырақ – құрамы мен қасиеттері күрделі жүйе.Топырақ коррозиясы көптеген факторлардың синергетикалық әсерінің нәтижесі болып табылады.Сондықтан, топырақтың коррозиясын бағалау үшін, әдетте, кешенді бағалау әдісі қолданылады. «Геотехникалық инженерлік зерттеу кодексіне» (GB50021-94) және Қытайдағы топырақ коррозиясын сынау желісінің сынау әдістеріне сілтеме жасай отырып, топырақ коррозия дәрежесін кешенді түрде бағалауға болады, егер тот басу дәрежесі әлсіз болса, төмендегі стандарттарға сәйкес: орташа коррозия немесе күшті коррозия жоқ;(2) күшті коррозия болмаса, ол орташа коррозия ретінде бағаланады;(3) күшті коррозияның бір немесе екі жері болса, ол күшті коррозия ретінде бағаланады;(4) күшті коррозияның 3 немесе одан да көп орындары болса, ол күшті коррозия үшін күшті коррозия ретінде бағаланады.
Топырақтың меншікті кедергісі, тотықсыздану потенциалы, су мөлшері, тұз мөлшері, рН мәні және Cl- және SO42- мазмұны бойынша әртүрлі беткейлердегі топырақ үлгілерінің коррозия дәрежесі жан-жақты бағаланды. Зерттеу нәтижелері барлық беткейлердегі топырақтардың коррозияға қабілетті екенін көрсетті.
Коррозия потенциалы еңістерді қорғау торының коррозиясына әсер ететін маңызды фактор болып табылады. Үш еңістің коррозия потенциалдары барлығы -200 мв-тан төмен, бұл биіктіктегі металл тордың коррозиясына ең үлкен әсер етеді. Потенциалды градиент топырақтағы қаңғыма токтың шамасын анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін. Әсер етуші ағын, әсіресе ортаңғы еңіс беткейлердегі және металдың орта беткейлеріндегі коррозияға әсер ететін маңызды фактор. Жоғарғы, ортаңғы және төменгі беткейлердегі топырақтардағы жалпы еритін тұз мөлшері 500 мг/кг-нан жоғары болды, ал еңісті қорғау торына коррозияға қарсы әсері орташа болды. Топырақтағы судың мөлшері еңіс пен төмен еңістегі металл торлардың коррозиясына әсер ететін маңызды фактор болып табылады және еңістің ортасындағы тот басуға көбірек әсер етеді. микробтардың жиі әрекеті және өсімдіктердің жылдам өсуі.
Зерттеу көрсеткендей, коррозиялық потенциал, потенциалдық градиент, жалпы еритін тұз мөлшері және су мөлшері үш беткейде топырақ коррозиясына әсер ететін негізгі факторлар болып табылады және топырақ коррозиясы күшті деп бағаланады. Баурайды қорғау желісінің коррозиясы орташа еңістегі ең күрделі болып табылады, бұл теміржол торабы мен тыңайтқыш қосымшаларының коррозияға қарсы дизайнына анықтама береді. топырақ коррозиясын азайтуға, өсімдіктердің өсуін жеңілдетуге және ақырында еңісті тұрақтандыруға арналған.
Бұл мақаланы қалай келтіруге болады: Чен, Дж. және т.б. Топырақ құрамы мен электрохимиясының Қытай теміржол желісі бойындағы тау жыныстарының беткейлері желісінің коррозиясына әсері.science.Rep.5, 14939;doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL Жер сілкінісінің қозуы.табиғи апат.69, 219–235 (2013) кезіндегі теміржол жерасты беткейлерінің динамикалық сипаттамалары.
Суй Ванг, Дж. және т.б. Сычуань провинциясының Вэньчуань жер сілкінісінен зардап шеккен аймағындағы тас жолдардың типтік жер сілкінісінің зақымдалуын талдау[J].Қытай тау жыныстары механикасы және инженерия журналы.28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Вэнчуань жер сілкінісі кезіндегі тас жол көпірлерінің сейсмикалық зақымдалуын талдау және қарсы шаралар. Қытайдың Rock Mechanics and Engineering журналы.28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC Чичи жер сілкінісінің Тайваньның орталық бөлігінде кейінгі жауын-шашыннан туындаған көшкіндерге әсері. Engineering Geology.86, 87–101 (2006).
Кой, Т. және т.б. Жер сілкінісінен туындаған көшкіндердің таулы су алабындағы шөгінді өндіруге ұзақ мерзімді әсері: Танзава аймағы, Жапония. геоморфология.101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. Геотехникалық беткейлердің сейсмикалық тұрақтылығын талдау бойынша зерттеулерге шолу. Жер сілкінісі инженериясы және инженерлік діріл.25, 164–171 (2005).
Юэ Пин, Сычуаньдағы Вэньчуань жер сілкінісінен туындаған геологиялық қауіптерді зерттеу.Инженерлік геология журналы 4, 7–12 (2008).
Али, F. Өсімдіктермен көлбеу қорғаныс: кейбір тропикалық өсімдіктердің тамыр механикасы. International Journal of Physics Sciences.5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. Кинабалу тауындағы әртүрлі геологиялық жағдайларда тропикалық төмен таулы ормандарға топографиялық әсерлер, Борнео. Өсімдік экологиясы.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. et al. Табиғи және инженерлік беткейлерді көшкіндерден қорғау үшін идеалды өсімдік тамырының сипаттамалары. Өсімдіктер мен топырақ, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Концентрленген ағын кезінде топырақтың үстіңгі қабатының эрозиясына шөп тамырларының әсері. Геоморфология 76, 54-67 (2006).