Dziękujemy za odwiedzenie Nature.com. Wersja przeglądarki, której używasz, ma ograniczone wsparcie dla CSS. Aby uzyskać najlepsze wrażenia, zalecamy korzystanie ze zaktualizowanej przeglądarki (lub wyłączenie trybu zgodności w Internet Explorerze). W międzyczasie, aby zapewnić ciągłą obsługę, będziemy wyświetlać witrynę bez stylów i JavaScript.
Przyjmując nachylenie kolei Sui-Chongqing jako obiekt badawczy, rezystywność gleby, elektrochemię gleby (potencjał korozji, potencjał redoks, gradient potencjału i pH), aniony gleby (całkowite rozpuszczalne sole, Cl-, SO42- i) i odżywianie gleby. (Zawartość wilgoci, materia organiczna, azot całkowity, azot hydrolizowany alkaliami, dostępny fosfor, dostępny potas) Przy różnych zboczach stopień korozji ocenia się zgodnie z indywidualnymi wskaźnikami i kompleksowymi wskaźnikami sztucznej gleby. W porównaniu z innymi czynnikami, woda Największy wpływ na korozję siatki ochronnej ma wpływ suma soli rozpuszczalnych, a umiarkowany wpływ prądu błądzącego na korozję siatki ochronnej. Stopień korozji próbek gleby oceniono kompleksowo, a korozja na stoku górnym była umiarkowana, a korozja na stoku środkowym i dolnym silna. Rozmieszczenie składników pokarmowych w glebie jest pośrednio związane z typem zbocza.
Podczas budowy linii kolejowych, autostrad i urządzeń do ochrony wody często nie da się uniknąć wyłomów w górach. Ze względu na góry na południowym zachodzie budowa kolei w Chinach wymaga wielu wykopów górskich. Niszczy pierwotną glebę i roślinność, tworząc odsłonięte skaliste zbocza. Ta sytuacja prowadzi do osuwisk i erozji gleby, zagrażając w ten sposób bezpieczeństwu transportu kolejowego. Osuwiska są szkodliwe dla ruchu drogowego, zwłaszcza po trzęsieniu ziemi w Wenchuan 12 maja 2008 r. Ziemie lides stały się szeroko rozpowszechnionym i poważnym trzęsieniem ziemi1.W przeprowadzonej w 2008 roku ocenie 4243 km głównych dróg krajowych w prowincji Syczuan odnotowano 1736 poważnych trzęsień ziemi w korytach dróg i ścianach oporowych zboczy, co stanowi 39,76% całkowitej długości objętej oceną. Bezpośrednie straty ekonomiczne spowodowane uszkodzeniami dróg przekroczyły 58 miliardów juanów 2,3. Światowe przykłady pokazują, że geozagrożenia po trzęsieniu ziemi mogą trwać co najmniej 10 lat (trzęsienie ziemi na Tajwanie), a nawet 40-50 lat (trzęsienie ziemi w Kanto w Japonii)4,5.Głównym czynnikiem wpływającym na zagrożenie trzęsieniem ziemi jest nachylenie terenu6,7.W związku z tym konieczne jest utrzymanie nachylenia drogi i wzmocnienie jej stateczności.Niezastąpioną rolę w ochronie skarp i przywracaniu ekologicznego krajobrazu pełnią rośliny.8.W porównaniu ze zwykłymi zboczami glebowymi, zbocza skalne nie mają akumulacji czynników odżywczych, takich jak materia organiczna, azot, fosfor, potas, oraz nie posiadają środowiska glebowego niezbędnego do wzrostu roślinności. duże nachylenie i erozja deszczowa, gleba na zboczu jest łatwo tracona. Środowisko na zboczu jest trudne, brakuje warunków niezbędnych do wzrostu roślin, a gleba na zboczu nie ma stabilności wspierającej. 9. Opryskiwanie zboczy materiałem podstawowym w celu pokrycia gleby w celu ochrony zbocza jest powszechnie stosowaną technologią ekologicznej renowacji zboczy w moim kraju. Sztuczna gleba używana do opryskiwania składa się z kruszonego kamienia, ziemi uprawnej, słomy, nawozu wieloskładnikowego, środka zatrzymującego wodę i kleju (powszechnie stosowane kleje obejmują cement portlandzki, klej organiczny i emulgator asfaltu) w określonej proporcji. Proces techniczny jest następujący: najpierw ułóż drut kolczasty na skale, następnie przymocuj drut kolczasty za pomocą nitów i śrub kotwiących, a na koniec spryskaj sztuczną glebę zawierającą nasiona na zboczu za pomocą specjalnego opryskiwacza. Najczęściej używana jest metalowa siatka 14 # w kształcie rombu, która jest w pełni ocynkowana, o standardowym oczku 5 cm × 5 cm i średnicy 2 mm. Metalowa siatka umożliwia matrycy gleby utworzenie trwałej monolitycznej płyty na powierzchni skały. Metalowa siatka będzie korodować w glebie, ponieważ sama gleba jest elektrolitem, a stopień korozji zależy od charakterystyki gruntu. Ocena czynników korozji gruntu ma duże znaczenie dla oceny erozji metalowej siatki indukowanej glebą i eliminacji zagrożeń osuwiskowych.
Uważa się, że korzenie roślin odgrywają kluczową rolę w stabilizacji zboczy i kontroli erozji. są napędzane przez geny, a środowisko glebowe odgrywa decydującą rolę w tych procesach. Korozja metali różni się w zależności od środowiska glebowego20. Stopień korozji metali w glebie może wahać się od dość szybkiego rozpuszczania do znikomego wpływu21. Sztuczna gleba bardzo różni się od prawdziwej „gleby”. Powstawanie gleb naturalnych jest wynikiem interakcji między środowiskiem zewnętrznym a różnymi organizmami na przestrzeni dziesiątek milionów lat22,23,24. metalowa siatka połączona ze zboczem skalnym i sztuczną glebą może bezpiecznie funkcjonować jest bezpośrednio związana z rozwojem gospodarki naturalnej, bezpieczeństwem życia i poprawą środowiska ekologicznego.
Jednak korozja metali może prowadzić do ogromnych strat. Według badań przeprowadzonych w Chinach na początku lat 80-tych na maszynach chemicznych i innych gałęziach przemysłu, straty spowodowane korozją metali stanowiły 4% całkowitej wartości produkcji. Dlatego też bardzo ważne jest zbadanie mechanizmu korozji i podjęcie działań ochronnych dla budownictwa gospodarczego. Gleba jest złożonym układem gazów, cieczy, ciał stałych i mikroorganizmów. , ważne jest, aby zapobiegać korozji metali zakopanych w glebie. Obecnie badania nad zakopaną korozją metali koncentrują się głównie na (1) czynnikach wpływających na korozję zasypaną metali25;(2) metody ochrony metali26,27;(3) metody oceny stopnia korozji metalu28;Korozja w różnych ośrodkach. Jednak wszystkie badane gleby były naturalne i przeszły wystarczające procesy glebotwórcze. Nie ma jednak doniesień o sztucznej erozji gleby kolejowych skarp skalnych.
W porównaniu z innymi mediami korozyjnymi, sztuczna gleba ma charakterystykę niepłynności, heterogeniczności, sezonowości i regionu. Korozja metalowa w sztucznych glebach jest spowodowana elektrochemicznymi interakcjami między metaliami a sztuczną glebą. Dodatkiem do czynników wrodzonych, wskaźnik korozji metalu, również zależy od otaczającego środowiska. Współpracowanie czynników wpływają na małe lub w połączeniu, takie jak przepływ, tak jak zawierają opłatę, ogółem, ogółem, ogółem, ogółem, ogółem, ogółem, ogółem, ogółem. Zawartość jonów i jonów metali, pH, drobnoustroje gleby 30,31,32.
W ciągu 30 lat praktyki problemem stało się pytanie, jak trwale zachować sztuczne gleby na skalistych zboczach33. Na niektórych zboczach po 10 latach ręcznej pielęgnacji nie mogą rosnąć krzewy lub drzewa z powodu erozji gleby. Brud na powierzchni metalowej siatki został w niektórych miejscach wypłukany. W wyniku korozji niektóre metalowe siatki pękły i straciły całą glebę nad i pod nimi (rys. 1). , korozja prądów błądzących generowana przez lekką kolej oraz korozja mostów kolejowych34,35, torów i innego wyposażenia pojazdów36. Nie było doniesień o korozji metalowej siatki zabezpieczającej skarpę kolejową. W niniejszym artykule bada się fizyczne, chemiczne i elektrochemiczne właściwości sztucznych gleb na południowo-zachodnim zboczu skalnym linii kolejowej Suiyu, mając na celu przewidywanie korozji metalu poprzez ocenę właściwości gleby oraz zapewnienie teoretycznych i praktycznych podstaw do odbudowy ekosystemu glebowego i sztucznej odbudowy. Sztuczne zbocze.
Miejsce testowe znajduje się w pagórkowatym obszarze Syczuanu (30°32′N, 105°32′E) w pobliżu dworca kolejowego Suining. Obszar ten znajduje się w środku Kotliny Syczuańskiej, z niskimi górami i wzgórzami, z prostą strukturą geologiczną i płaskim terenem. Erozja, wycinanie i gromadzenie się wody tworzą zerodowane pagórkowate krajobrazy. a skała jest strukturą blokową. Na badanym obszarze panuje subtropikalny wilgotny klimat monsunowy z sezonowymi cechami wczesnej wiosny, gorącego lata, krótkiej jesieni i późnej zimy. Opady są obfite, zasoby światła i ciepła są obfite, okres bez mrozu jest długi (średnio 285 dni), klimat jest łagodny, średnia roczna temperatura wynosi 17,4°C, średnia temperatura najcieplejszego miesiąca (sierpień) wynosi 27,2°C, a skrajna maksymalna temperatura wynosi 39,3°C. miesiącem jest styczeń (średnia temperatura wynosi 6,5°C), skrajnie minimalna temperatura wynosi -3,8°C, a średnie roczne opady wynoszą 920 mm, głównie w lipcu i sierpniu. Opady wiosną, latem, jesienią i zimą są bardzo zróżnicowane.Udział opadów w poszczególnych porach roku wynosi odpowiednio 19-21%, 51-54%, 22-24% i 4-5%.
Stanowisko badawcze to zbocze o nachyleniu około 45° na zboczu linii kolejowej Yu-Sui zbudowanej w 2003 r. W kwietniu 2012 r. było skierowane na południe w odległości 1 km od stacji kolejowej Suining.Naturalne zbocze zostało wykorzystane jako kontrola. Ekologiczna renowacja zbocza wykorzystuje zagraniczną technologię opryskiwania gleby w celu przywrócenia ekologicznego. W zależności od wysokości nachylenia bocznego linii kolejowej, zbocze można podzielić na wzniesienie, środkowe zbocze i zbocze w dół (ryc. 2). Ponieważ grubość ściętej sztucznej gleby na zboczu wynosi około 10 cm, aby uniknąć zanieczyszczenia produktami korozji metalowej siatki gleby, używamy tylko łopaty ze stali nierdzewnej do zbierania powierzchni gleby 0-8 cm .Cztery powtórzenia zostały ustawione dla każdego położenia na zboczu, po 15-20 losowych punktów próbkowania na powtórzenie.Każda kontrpróba jest mieszaniną 15-20 losowo wybranych punktów pobierania próbek z linii w kształcie litery S. Jego świeża masa wynosi około 500 gramów.Przynieś próbki z powrotem do laboratorium w polietylenowych workach strunowych do przetworzenia. , nylonowe sito o oczkach 100 z wyjątkiem grubych cząstek.
Rezystywność gruntu mierzono za pomocą testera rezystancji uziemienia VICTOR4106 firmy Shengli Instrument Company;rezystywność gleby mierzono w terenie;Wilgotność gleby mierzono metodą suszenia. Przenośny cyfrowy przyrząd mv/pH DMP-2 charakteryzuje się wysoką impedancją wejściową do pomiaru potencjału korozyjnego gleby. Gradient potencjału i potencjał redoks określono przenośnym cyfrowym mv/pH DMP-2, całkowitą zawartość soli rozpuszczalnych w glebie oznaczono metodą suszenia pozostałości, zawartość jonów chlorkowych w glebie oznaczono metodą miareczkowania AgNO3 (metoda Mohra), zawartość siarczanów w glebie oznaczono metodą miareczkowania pośredniego EDTA, metodą miareczkowania podwójnego wskaźnika do oznaczania węglanów glebowych i wodorowęglany, dwuchromian potasu, utlenianie, ogrzewanie, oznaczanie materii organicznej w glebie, roztwory alkaliczne, metoda dyfuzyjna, gleba, hydroliza alkaliczna azotu, trawienie H2SO4-HClO4, Mo-Sb, metoda kolorymetryczna. Fosfor całkowity w glebie i fosfor przyswajalny w glebie oznaczono metodą Olsena (roztwór NaHCO3 0,05 mol/L jako ekstrahent), a zawartość potasu całkowitego w glebie metodą fotometrii płomieniowo-fuzyjnej wodorotlenku sodu.
Dane eksperymentalne zostały wstępnie usystematyzowane. SPSS Statistics 20 wykorzystano do przeprowadzenia analizy średniej, odchylenia standardowego, jednoczynnikowej analizy ANOVA i analizy korelacji u ludzi.
Tabela 1 przedstawia właściwości elektromechaniczne, aniony i składniki odżywcze gleb o różnych nachyleniach. Potencjał korozyjny, rezystywność gleby i gradient potencjału wschód-zachód na różnych zboczach były znaczące (P <0,05). Potencjały redoks w dół, w połowie zbocza i naturalnego zbocza były znaczące (P <0,05). Suma soli rozpuszczalnych w zboczu naturalnym była znacznie wyższa niż w zboczu kolejowym (P < 0,05). Zawartość soli rozpuszczalnych w glebie skarpy kolejowej trzeciego stopnia wynosi powyżej 500 mg/kg, a sól rozpuszczalna ma umiarkowany wpływ na korozję metali. na zboczu pod górę;zawartość azotu przyswajalnego była najwyższa w stoku spadowym i środkowym, a najmniejsza w stoku naturalnym;ogólna zawartość azotu w górnych i dolnych zboczach linii kolejowej była niższa, ale zawartość azotu dostępnego była wyższa. Oznacza to, że tempo mineralizacji azotu organicznego w górę iw dół stoku jest szybkie. Zawartość dostępnego potasu jest taka sama jak dostępnego fosforu.
Rezystywność gleby jest wskaźnikiem wskazującym przewodność elektryczną i podstawowym parametrem oceny korozji gleby. Czynniki wpływające na rezystywność gleby obejmują wilgotność, całkowitą zawartość rozpuszczalnych soli, pH, teksturę gleby, temperaturę, zawartość materii organicznej, temperaturę gleby i szczelność. Ogólnie rzecz biorąc, gleby o niskiej rezystywności są bardziej korozyjne i odwrotnie. Używanie rezystywności do oceny korozyjności gleby jest metodą powszechnie stosowaną w różnych krajach. Tabela 1 przedstawia kryteria oceny stopnia korozyjności dla każdego pojedynczego wskaźnika37,38.
Zgodnie z wynikami testów i normami obowiązującymi w moim kraju (Tabela 1), jeśli korozyjność gleby ocenia się tylko na podstawie rezystywności gleby, gleba na zboczu pod górę jest silnie korozyjna;gleba na zboczu jest średnio żrąca;korozyjność gleby na środkowym zboczu i naturalnym zboczu jest stosunkowo niska i słaba.
Rezystywność gleby na zboczu pod górę jest znacznie niższa niż w innych częściach zbocza, co może być spowodowane erozją deszczową. Wierzchnia warstwa gleby na zboczu spływa wraz z wodą do środkowego zbocza, tak że metalowa siatka ochronna na zboczu znajduje się blisko wierzchniej warstwy gleby. Niektóre metalowe siatki zostały odsłonięte, a nawet zawieszone w powietrzu (Rysunek 1). Rezystywność gleby zmierzono na miejscu;rozstaw pali wynosił 3 m;głębokość wbicia pala była mniejsza niż 15 cm. Gołe metalowe siatki i łuszcząca się rdza mogą zakłócić wyniki pomiarów. Dlatego ocena korozyjności gruntu wyłącznie na podstawie wskaźnika rezystywności gruntu jest niewiarygodna. W kompleksowej ocenie korozji nie uwzględnia się rezystywności gruntu na zboczu.
Ze względu na wysoką wilgotność względną wiecznie wilgotne powietrze w rejonie Syczuanu powoduje, że metalowa siatka wystawiona na działanie powietrza koroduje bardziej niż siatka metalowa zakopana w glebie39. Wystawienie siatki drucianej na działanie powietrza może skrócić żywotność, co może destabilizować glebę znajdującą się pod górę. Utrata gleby może utrudniać wzrost roślin, zwłaszcza roślinom drzewiastym. Ze względu na brak roślin drzewiastych trudno jest utworzyć system korzeniowy pod górę w celu zestalenia gleby. Jednocześnie wzrost roślin może poprawiają również jakość gleby i zwiększają zawartość próchnicy w glebie, która może nie tylko zatrzymywać wodę, ale także zapewniać dobre środowisko do wzrostu i rozmnażania się zwierząt i roślin, zmniejszając w ten sposób utratę gleby. Dlatego na wczesnym etapie budowy należy wysiewać więcej nasion zdrewniałych na zboczu, a środek zatrzymujący wodę należy stale dodawać i przykrywać folią w celu ochrony, aby zmniejszyć erozję gleby na górze zbocza przez wodę deszczową.
Potencjał korozyjny jest ważnym czynnikiem wpływającym na korozję siatki zabezpieczającej skarpę na zboczu trzypoziomowym i ma największy wpływ na zbocze pod górę (tab. 2). W normalnych warunkach potencjał korozyjny nie zmienia się znacznie w danym środowisku. Zauważalną zmianę mogą powodować prądy błądzące. Prądy błądzące odnoszą się do prądów 40, 41, 42, które przenikają do podłoża drogowego i gruntu, gdy pojazdy korzystają z systemu transportu publicznego. Wraz z rozwojem systemu transportowego system transportu kolejowego w moim kraju osiągnął duże elektryfikacja kamienia i korozja zakopanych metali spowodowana upływem prądu stałego z zelektryfikowanych linii kolejowych nie może być zignorowana. Obecnie gradient potencjału gleby może być wykorzystany do określenia, czy gleba zawiera zakłócenia prądu błądzącego. Gdy gradient potencjału powierzchniowej gleby jest niższy niż 0,5 mv/m, prąd błądzący jest niski;gdy gradient potencjału mieści się w zakresie od 0,5 mv/m do 5,0 mv/m, prąd błądzący jest umiarkowany;gdy gradient potencjału jest większy niż 5,0 mv/m, poziom prądu błądzącego jest wysoki. Zmienny zakres gradientu potencjału (EW) środkowego zbocza, w górę i w dół zbocza pokazano na rysunku 3. Jeśli chodzi o zakres płynny, występują umiarkowane prądy błądzące w kierunkach wschód-zachód i północ-południe środkowego zbocza. Dlatego prąd błądzący jest ważnym czynnikiem wpływającym na korozję siatek metalowych w połowie zbocza i w dół - na zboczu, zwłaszcza na środkowym zboczu.
Generalnie potencjał redoks (Eh) gleby powyżej 400 mV wskazuje na zdolność utleniającą, powyżej 0-200 mV to średnia zdolność redukcyjna, a poniżej 0 mV to duża zdolność redukcyjna. Im niższy potencjał redoks gleby, tym większa zdolność mikroorganizmów glebowych do korozji metali44. Na podstawie potencjału redoks możliwe jest przewidzenie trendu korozji mikrobiologicznej gleby. bardzo mała. Świadczy to o dobrych warunkach wentylacyjnych gleb stoku, co nie sprzyja korozji mikroorganizmów beztlenowych w glebie.
Wcześniejsze badania wykazały, że wpływ pH gleby na erozję gleby jest oczywisty. Wahania wartości pH znacznie wpływają na szybkość korozji materiałów metalowych. pH gleby jest ściśle związane z obszarem i mikroorganizmami w glebie45,46,47. Ogólnie rzecz biorąc, wpływ pH gleby na korozję materiałów metalowych w glebie lekko zasadowej nie jest oczywisty. Wszystkie gleby na trzech zboczach kolejowych są zasadowe, więc wpływ pH na korozję metalowej siatki jest słaby.
Jak widać z tabeli 3, analiza korelacji pokazuje, że potencjał redoks i położenie nachylenia są istotnie dodatnio skorelowane (R2 = 0,858), potencjał korozji i gradient potencjału (SN) są istotnie dodatnio skorelowane (R2 = 0,755), a potencjał redoks i gradient potencjału (SN) są istotnie dodatnio skorelowane (R2 = 0,755).Wystąpiła istotna ujemna korelacja między potencjałem a pH (R2 = -0,724). Położenie stoku było istotnie dodatnio skorelowane z potencjałem redoks. Pokazuje to, że istnieją różnice w mikrośrodowisku różnych położeń stoku, a mikroorganizmy glebowe są ściśle związane z potencjałem redoks48, 49, 50. Potencjał redoks był istotnie ujemnie skorelowany z pH51,52. Zależność ta wskazuje, że wartości pH i Eh nie zawsze zmieniały się synchronicznie podczas procesu redoks gleby, ale miał ujemną zależność liniową. Potencjał korozji metalu może reprezentować względną zdolność do pozyskiwania i utraty elektronów. Chociaż potencjał korozji był istotnie dodatnio skorelowany z gradientem potencjału (SN), gradient potencjału może być spowodowany łatwą utratą elektronów przez metal.
Całkowita zawartość soli rozpuszczalnych w glebie jest ściśle związana z korozyjnością gleby. Ogólnie rzecz biorąc, im większe zasolenie gleby, tym niższy opór właściwy gleby, a tym samym wzrost oporu gleby. W elektrolitach glebowych nie tylko aniony i różne zakresy, ale także wpływy korozji to głównie węglany, chlorki i siarczany. Ponadto całkowita zawartość soli rozpuszczalnych w glebie pośrednio wpływa na korozję poprzez wpływ innych czynników, takich jak wpływ potencjału elektrodowego w metalach i rozpuszczalność tlenu w glebie53.
Większość rozpuszczalnych jonów zdysocjowanych w glebie nie bierze bezpośredniego udziału w reakcjach elektrochemicznych, ale wpływa na korozję metali poprzez rezystywność gleby. Im wyższe zasolenie gleby, tym silniejsze przewodnictwo gleby i silniejsza erozja gleby. Zasolenie gleby na naturalnych zboczach jest znacznie wyższe niż na zboczach kolejowych, co może wynikać z faktu, że naturalne zbocza są bogate w roślinność, co sprzyja ochronie gleby i wody. przez wietrzenie skał), ale gleba zbocza kolejowego składa się z fragmentów tłucznia kamiennego jako matrycy „sztucznej gleby” i nie przeszła wystarczającego procesu glebotwórczego.Minerały nie zostały uwolnione. Ponadto jony soli w głębokich glebach naturalnych skarp podniosły się w wyniku działania kapilarnego podczas parowania powierzchniowego i nagromadziły się w glebie powierzchniowej, powodując wzrost zawartości jonów soli w glebie powierzchniowej. Grubość gleby skarp kolejowych jest mniejsza niż 20 cm, co powoduje niezdolność wierzchniej warstwy gleby do uzupełnienia soli z gleby głębokiej.
Jony dodatnie (takie jak K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+ itp.) mają niewielki wpływ na korozję gleby, podczas gdy aniony odgrywają znaczącą rolę w elektrochemicznym procesie korozji i mają znaczący wpływ na korozję metali. Cl− może przyspieszać korozję anody i jest najbardziej korozyjnym anionem;im wyższa zawartość Cl−, tym silniejsza korozja gleby. SO42− nie tylko sprzyja korozji stali, ale także powoduje korozję niektórych materiałów betonowych54. Powoduje również korozję żelaza. W serii eksperymentów z kwaśną glebą stwierdzono, że szybkość korozji jest proporcjonalna do kwasowości gleby55. Chlorki i siarczany są głównymi składnikami rozpuszczalnych soli, które mogą bezpośrednio przyspieszać kawitację metali. Badania wykazały, że utrata masy stali węglowej w glebach alkalicznych jest prawie proporcjonalna z dodatkiem jonów chlorkowych i siarczanowych56,57. Lee i in.stwierdzili, że SO42- może hamować korozję, ale sprzyjać powstawaniu wżerów korozyjnych, które już się utworzyły58.
Zgodnie ze standardem oceny korozyjności gleby i wynikami badań, zawartość jonów chlorkowych w każdej próbce gleby na zboczu wynosiła powyżej 100 mg/kg, co wskazuje na silną korozyjność gleby. Zawartość jonów siarczanowych na zboczach pod górę i w dół wynosiła powyżej 200 mg/kg i poniżej 500 mg/kg, a gleba była umiarkowanie skorodowana. Zawartość jonów siarczanowych na środkowym zboczu jest niższa niż 200 mg/kg, a korozja gleby jest słaba. podłoże glebowe zawiera wysokie stężenie, będzie uczestniczyć w reakcji i wytwarzać kamień korozyjny na powierzchni metalowej elektrody, spowalniając w ten sposób reakcję korozji. Wraz ze wzrostem stężenia kamień może nagle pęknąć, znacznie przyspieszając w ten sposób szybkość korozji;wraz ze wzrostem stężenia korozja pokrywa powierzchnię metalowej elektrody, a szybkość korozji ponownie wykazuje tendencję spadkową59. Badanie wykazało, że ilość korozji w glebie była mniejsza i dlatego miała niewielki wpływ na korozję.
Zgodnie z Tabelą 4 korelacja między nachyleniem a anionami gleby wykazała istotną dodatnią korelację między nachyleniem a jonami chlorkowymi (R2=0,836) oraz znaczącą dodatnią korelację między nachyleniem a całkowitymi rozpuszczalnymi solami (R2=0,742).
Sugeruje to, że spływ powierzchniowy i erozja gleby mogą być odpowiedzialne za zmiany całkowitej zawartości rozpuszczalnych soli w glebie. Istniała znacząca dodatnia korelacja między całkowitą zawartością rozpuszczalnych soli a jonami chlorkowymi, co może wynikać z tego, że całkowita zawartość rozpuszczalnych soli jest pulą jonów chlorkowych, a zawartość całkowitych rozpuszczalnych soli determinuje zawartość jonów chlorkowych w roztworach glebowych. Dlatego możemy wiedzieć, że różnica nachylenia może powodować poważną korozję części metalowej siatki.
Materia organiczna, azot całkowity, azot przyswajalny, przyswajalny fosfor i przyswajalny potas to podstawowe składniki odżywcze gleby, które wpływają na jakość gleby i wchłanianie składników odżywczych przez system korzeniowy. Składniki odżywcze gleby są ważnym czynnikiem wpływającym na mikroorganizmy w glebie, dlatego warto zbadać, czy istnieje korelacja między składnikami pokarmowymi gleby a korozją metali. zrozumienie składników odżywczych w sztucznej glebie.
Z badań wynika, że ​​zawartość materii organicznej jest najwyższa w glebie naturalnego zbocza po całym procesie glebotwórczym. Najmniejsza była zawartość materii organicznej w glebie o niskim nachyleniu. Pod wpływem warunków atmosferycznych i spływów powierzchniowych, składniki odżywcze gleby będą gromadzić się na środku i w dole zbocza, tworząc grubą warstwę próchnicy. Jednak ze względu na małe cząsteczki i słabą stabilność gleb o niskim zboczu, materia organiczna jest łatwo rozkładana przez mikroorganizmy. -pokrycie i zróżnicowanie roślinności na zboczach było duże, ale jednorodność była niska, co może prowadzić do nierównomiernego rozmieszczenia składników pokarmowych na powierzchni. Gruba warstwa próchnicy zatrzymuje wodę i organizmy glebowe są aktywne. Wszystko to przyspiesza rozkład materii organicznej w glebie.
Zawartość azotu zhydrolizowanego alkalicznie w zboczach podjazdowych, średniozjazdowych i zjazdowych była wyższa niż w zboczu naturalnym, co wskazuje, że stopień mineralizacji azotem organicznym na zboczu kolejowym był znacznie wyższy niż w przypadku zbocza naturalnego. wynika, że ​​zawartość agregatów drobnocząsteczkowych w glebie skarp kolejowych była znacznie wyższa niż na skarpach naturalnych. W związku z tym należy podjąć odpowiednie działania w celu zwiększenia zawartości nawozów, materii organicznej i azotu w glebie skarp kolejowych oraz poprawy zrównoważonego wykorzystania gleby. Marnotrawstwo przyswajalnego fosforu i potasu przyswajalnego spowodowane spływem powierzchniowym stanowiło od 77,27% do 99,79% całkowitej utraty skarp kolejowych. Spływ powierzchniowy może być głównym motorem utraty przyswajalnych składników odżywczych w glebach skarp 63,64,65.
Jak pokazano w tabeli 4, istniała istotna dodatnia korelacja między położeniem stoku a przyswajalnym fosforem (R2=0,948), a korelacja między położeniem stoku a przyswajalnym potasem była taka sama (R2=0,898). Pokazuje to, że położenie stoku wpływa na zawartość przyswajalnego fosforu i przyswajalnego potasu w glebie.
Nachylenie jest ważnym czynnikiem wpływającym na zawartość materii organicznej w glebie i wzbogacenie w azot66, a im mniejszy, tym większe tempo wzbogacenia. W przypadku wzbogacenia gleby w składniki odżywcze utrata składników odżywczych była osłabiona, a wpływ położenia zbocza na zawartość materii organicznej w glebie i wzbogacenie w azot ogólny nie był oczywisty. Różne typy i liczba roślin na różnych zboczach mają różne kwasy organiczne wydzielane przez korzenie roślin. Kwasy organiczne są korzystne dla wiązania dostępnego fosforu i dostępnego potasu w glebie. W związku z tym istniała istotna korelacja między położeniem nachylenia i przyswajalny fosfor, położenie na zboczu i przyswajalny potas.
W celu wyjaśnienia zależności między składnikami pokarmowymi gleby a korozją gleby konieczna jest analiza zależności. Jak pokazano w tabeli 5, potencjał redoks był istotnie ujemnie skorelowany z dostępnym azotem (R2 = -0,845) i istotnie dodatnio skorelowany z dostępnym fosforem (R2 = 0,842) i dostępnym potasem (R2 = 0,980). Potencjał redoks odzwierciedla jakość redoks, na którą zwykle wpływają niektóre właściwości fizyczne i chemiczne gleby, a następnie wpływa na szereg właściwości gleby. gleba. Dlatego jest ważnym czynnikiem determinującym kierunek przemian składników odżywczych w glebie67. Różne właściwości redoks mogą skutkować różnymi stanami i dostępnością czynników odżywczych. Dlatego potencjał redoks ma istotną korelację z dostępnym azotem, dostępnym fosforem i dostępnym potasem.
Oprócz właściwości metali, potencjał korozyjny jest również powiązany z właściwościami gleby. Potencjał korozyjny był istotnie ujemnie skorelowany z materią organiczną, co wskazuje, że materia organiczna miała znaczący wpływ na potencjał korozyjny. Ponadto materia organiczna była również istotnie ujemnie skorelowana z gradientem potencjału (SN) (R2=-0,713) i jonem siarczanowym (R2=-0,671), co wskazuje, że zawartość materii organicznej wpływa również na gradient potencjału (SN) i jon siarczanowy. dostępny potas (R2 = -0,728).
Dostępny azot był istotnie ujemnie skorelowany z całkowitymi rozpuszczalnymi solami i jonami chlorkowymi, a dostępny fosfor i dostępny potas były istotnie dodatnio skorelowane z całkowitymi rozpuszczalnymi solami i jonami chlorkowymi. Wskazuje to, że zawartość dostępnych składników pokarmowych istotnie wpływała na ilość rozpuszczalnych soli ogółem i jonów chlorkowych w glebie, a aniony w glebie nie sprzyjały gromadzeniu i dostarczaniu przyswajalnych składników pokarmowych. zawartość siarczanów i wodorowęglanów. Rośliny mają niewielkie zapotrzebowanie na jony siarczanowe i jony wodorowęglanowe, dlatego większość z nich jest wolna w glebie lub absorbowana przez koloidy glebowe. Jony wodorowęglanowe sprzyjają gromadzeniu azotu w glebie, a jony siarczanowe zmniejszają dostępność azotu w glebie. Dlatego odpowiednie zwiększenie zawartości przyswajalnego azotu i próchnicy w glebie korzystnie wpływa na zmniejszenie korozyjności gleby.
Gleba jest systemem o złożonym składzie i właściwościach.Korozyjność gleb jest wynikiem synergistycznego działania wielu czynników.Dlatego do oceny korozyjności gleby powszechnie stosuje się kompleksową metodę oceny. W odniesieniu do „Kodeksu badań inżynierii geotechnicznej” (GB50021-94) i metod testowych chińskiej sieci badań korozji gleby, stopień korozji gleby można kompleksowo ocenić zgodnie z następującymi normami: (1) ocena to słaba korozja, jeśli tylko słaba korozja, nie ma umiarkowanej korozji ani silnej korozji;(2) jeśli nie ma silnej korozji, ocenia się ją jako umiarkowaną;(3) jeśli występuje jedno lub dwa miejsca silnej korozji, ocenia się ją jako silną korozję;(4) jeśli występują 3 lub więcej miejsc silnej korozji, jest ona oceniana jako silna korozja dla silnej korozji.
Na podstawie rezystywności gruntu, potencjału redoks, zawartości wody, zawartości soli, wartości pH oraz zawartości Cl i SO42 dokonano kompleksowej oceny stopnia korozji próbek gleb na różnych zboczach. Wyniki badań wskazują, że gleby na wszystkich zboczach są silnie korozyjne.
Potencjał korozji jest ważnym czynnikiem wpływającym na korozję siatki zabezpieczającej skarpę. Potencjał korozji wszystkich trzech zboczy jest niższy niż -200 mv, co ma największy wpływ na korozję metalowej siatki znajdującej się pod górę. Gradient potencjału można wykorzystać do oceny wielkości prądu błądzącego w glebie. Prąd błądzący jest ważnym czynnikiem wpływającym na korozję metalowej siatki na środkowych zboczach i pod górę, zwłaszcza na zboczach środkowych. Całkowita zawartość soli rozpuszczalnych w glebach górnego, środkowego i dolnego zbocza wynosiła powyżej 5 00 mg/kg, a wpływ korozji na siatkę ochronną był umiarkowany. Zawartość wody w glebie jest ważnym czynnikiem wpływającym na korozję metalowych siatek na zboczu i w połowie zbocza oraz ma większy wpływ na korozję siatek zabezpieczających zbocze. Składniki odżywcze są najbardziej obfite w glebie na średnim zboczu, co wskazuje na częstą aktywność mikrobiologiczną i szybki wzrost roślin.
Z badań wynika, że ​​potencjał korozyjny, gradient potencjału, całkowita zawartość soli rozpuszczalnych i zawartość wody są głównymi czynnikami wpływającymi na korozję gleb na trzech zboczach, a korozyjność gleb ocenia się jako silną. Korozja sieci zabezpieczenia skarp jest najpoważniejsza na środkowym stoku, co stanowi punkt odniesienia dla projektu antykorozyjnego sieci zabezpieczenia skarp kolejowych. Odpowiedni dodatek dostępnego azotu i nawozów organicznych korzystnie wpływa na ograniczenie korozji gleby, ułatwia wzrost roślin i ostatecznie stabilizuje skarpę.
Jak cytować ten artykuł: Chen, J. et al. Wpływ składu gleby i elektrochemii na korozję sieci zboczy skalnych wzdłuż chińskiej linii kolejowej.science.Rep.5, 14939;doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL Dynamiczna charakterystyka zboczy podtorza kolejowego pod wpływem trzęsienia ziemi. klęska żywiołowa.69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. et al.Analiza typowych szkód spowodowanych trzęsieniem ziemi na autostradach w dotkniętym trzęsieniem ziemi obszarze Wenchuan w prowincji Syczuan [J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Analiza uszkodzeń sejsmicznych i środki zaradcze mostów autostradowych podczas trzęsienia ziemi w Wenchuan.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC Wpływ trzęsienia ziemi w Chichi na osuwiska wywołane późniejszymi opadami deszczu w środkowym Tajwanie. Geologia inżynierska.86, 87–101 (2006).
Koi, T. et al. Długoterminowe skutki osuwisk wywołanych trzęsieniem ziemi na produkcję osadów w zlewni górskiej: region Tanzawa, Japonia.geomorphology.101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. Przegląd badań nad analizą stabilności sejsmicznej zboczy geotechnicznych. Earthquake Engineering and Engineering Vibration.25, 164–171 (2005).
Yue Ping, Badania zagrożeń geologicznych spowodowanych trzęsieniem ziemi w Wenchuan w Syczuanie.Journal of Engineering Geology 4, 7–12 (2008).
Ali, F. Ochrona zboczy roślinnością: mechanika korzeni niektórych roślin tropikalnych. International Journal of Physical Sciences.5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. Wpływ topograficzny na lasy tropikalne niskoreglowe w różnych warunkach geologicznych w Mount Kinabalu, Borneo.Plant Ecology.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. et al. Idealna charakterystyka korzeni roślin do ochrony naturalnych i inżynieryjnych zboczy przed osuwiskami. Rośliny i gleby, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Wpływ korzeni traw na erozję wierzchniej warstwy gleby podczas przepływu skoncentrowanego. Geomorphology 76, 54–67 (2006).