Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Kullandığınız tarayıcı sürümü sınırlı CSS desteğine sahiptir. En iyi deneyim için, güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da uyumluluk modunu kapatmanızı) öneririz. Bu arada, sürekli desteği sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan göstereceğiz.
Sui-Chongqing demiryolu eğimini araştırma nesnesi olarak alarak, toprak özdirenci, toprak elektrokimyası (korozyon potansiyeli, redoks potansiyeli, potansiyel gradyan ve pH), toprak anyonları (toplam çözünür tuzlar, Cl-, SO42- ve) ve toprak Besin. (Nem içeriği, organik madde, toplam nitrojen, alkali hidrolize nitrojen, mevcut fosfor, mevcut potasyum) Farklı eğimlerde, korozyon derecesi bireysel göstergelere ve suni toprağın kapsamlı göstergelerine göre değerlendirilir. Diğer faktörlerle karşılaştırıldığında, su en büyük etkiye sahiptir ardından anyon içeriği gelir.Toplam çözünür tuz, şev koruma ağının korozyonu üzerinde orta düzeyde bir etkiye sahiptir ve kaçak akımın, şev koruma ağının korozyonu üzerinde orta düzeyde bir etkisi vardır.Toprak numunelerinin korozyon derecesi kapsamlı bir şekilde değerlendirildi ve üst şevdeki korozyon orta düzeydeydi ve orta ve alt şevlerdeki korozyon güçlüydü.Topraktaki organik madde, potansiyel gradyan ile önemli ölçüde ilişkilidir.Mevcut nitrojen, mevcut potasyum ve mevcut fosfor, anyonlarla önemli ölçüde ilişkilidir.Toprak besinlerinin dağılımı eğim tipi ile dolaylı olarak ilişkilidir.
Demiryolları, otoyollar ve su koruma tesisleri inşa edilirken dağ açıklıkları genellikle kaçınılmazdır. Güneybatıdaki dağlar nedeniyle, Çin'in demiryolu inşaatı dağda çok fazla kazı gerektirir. Orijinal toprağı ve bitki örtüsünü yok ederek açıkta kayalık yamaçlar oluşturur. Bu durum heyelanlara ve toprak erozyonuna yol açarak demiryolu taşımacılığının güvenliğini tehdit eder. Heyelanlar, özellikle 12 Mayıs 2008 Wenchuan depreminden sonra karayolu trafiği için kötüdür. yaygın olarak yayılan ve ciddi bir deprem felaketi haline1.Sichuan Eyaletindeki 4.243 kilometrelik ana ana yolların 2008 değerlendirmesinde, yol yataklarında ve şev istinat duvarlarında 1.736 şiddetli deprem felaketi meydana geldi ve bu, değerlendirmenin toplam uzunluğunun %39,76'sına tekabül ediyor. Yol hasarından kaynaklanan doğrudan ekonomik kayıplar 58 milyar yuan 2,3'ü aştı. 40-50 yıl (Japonya'da Kanto depremi)4,5.Deprem tehlikesini etkileyen ana faktör eğimdir6,7.Bu nedenle yol eğimini korumak ve stabilitesini güçlendirmek gerekir.Bitkiler, eğim koruma ve ekolojik peyzaj restorasyonunda vazgeçilmez bir rol oynarlar. erozyon, şev toprağı kolayca kaybolur. Eğim ortamı serttir, bitki büyümesi için gerekli koşullardan yoksundur ve şev toprağı destekleyici stabiliteden yoksundur 9. Eğimi korumak için toprağı örtmek için taban malzemesi ile şev püskürtme, ülkemde yaygın olarak kullanılan bir şev ekolojik restorasyon teknolojisidir. kaya üzerine yatak teli döşeyin, ardından dikenli teli perçinler ve ankraj cıvatalarıyla sabitleyin ve son olarak özel bir püskürtücü ile yamaçta tohum içeren yapay toprağı püskürtün. Tamamen galvanizli 14# elmas şeklindeki metal ağ çoğunlukla kullanılır, ağ standardı 5cm×5cm ve çapı 2mm'dir. Metal ağ, toprak matrisinin kaya yüzeyinde dayanıklı yekpare bir levha oluşturmasını sağlar. toprağın özellikleri.Toprak korozyon faktörlerinin değerlendirilmesi, toprak kaynaklı metal ağ erozyonunun değerlendirilmesi ve heyelan tehlikelerinin ortadan kaldırılması için büyük önem taşımaktadır.
Bitki köklerinin eğim stabilizasyonu ve erozyon kontrolünde çok önemli bir rol oynadığına inanılır10,11,12,13,14. Sığ toprak kaymalarına karşı eğimleri dengelemek için bitki örtüsü kullanılabilir çünkü bitki kökleri toprak kaymalarını önlemek için toprağı sabitleyebilir. genler ve toprak ortamı bu süreçlerde belirleyici bir rol oynar. Metallerin korozyonu, toprak ortamına göre değişir20. Metallerin topraktaki korozyon derecesi, oldukça hızlı çözünmeden önemsiz etkiye kadar değişebilir21. Yapay toprak, gerçek "toprak"tan çok farklıdır. Doğal toprakların oluşumu, dış çevre ile çeşitli organizmalar arasındaki on milyonlarca yıllık etkileşimlerin sonucudur22,23,24. kaya şev ve suni toprağın güvenli bir şekilde çalışabilmesi, doğal ekonominin gelişmesi, can güvenliği ve ekolojik çevrenin iyileştirilmesi ile doğrudan ilişkilidir.
Ancak metallerin korozyonu çok büyük kayıplara yol açabilir. 1980'lerin başında Çin'de kimya makineleri ve diğer endüstriler üzerinde yapılan bir araştırmaya göre, metal korozyonunun neden olduğu kayıplar toplam çıktı değerinin %4'ünü oluşturuyordu. Bu nedenle, korozyon mekanizmasını incelemek ve ekonomik inşaat için koruyucu önlemler almak büyük önem taşıyor. Toprak karmaşık bir gazlar, sıvılar, katılar ve mikroorganizmalar sistemidir. Mikrobiyal metabolitler malzemeleri aşındırabilir ve kaçak akımlar da korozyona neden olabilir. toprağa gömülü metallerin korozyonu. Şu anda, gömülü metal korozyonu üzerine yapılan araştırmalar esas olarak (1) gömülü metal korozyonunu etkileyen faktörler25;(2) metal koruma yöntemleri26,27;(3) metal korozyon derecesi28 için muhakeme yöntemleri;Farklı ortamlarda korozyon.Ancak, çalışmadaki tüm topraklar doğaldı ve yeterli toprak oluşum süreçlerinden geçmişti.Ancak, demiryolu kaya şevlerinin yapay toprak erozyonu hakkında bir rapor yok.
Diğer aşındırıcı ortamlarla karşılaştırıldığında, yapay toprak likidite azlığı, heterojenlik, mevsimsellik ve bölgesellik özelliklerine sahiptir. Yapay topraklardaki metal korozyonu, metaller ve yapay topraklar arasındaki elektrokimyasal etkileşimlerden kaynaklanır. Doğuştan gelen faktörlere ek olarak, metal korozyon hızı da çevredeki ortama bağlıdır. Nem içeriği, oksijen içeriği, toplam çözünür tuz içeriği, anyon ve metal iyonu içeriği, pH, toprak mikropları30,31,32 gibi çeşitli faktörler metal korozyonunu tek tek veya kombinasyon halinde etkiler.
30 yıllık uygulamada, kayalık yamaçlarda yapay toprakların kalıcı olarak nasıl korunacağı sorusu bir sorun olmuştur33. Toprak erozyonu nedeniyle 10 yıllık manuel bakımdan sonra bazı yamaçlarda çalılar veya ağaçlar büyüyemez. Metal ağ yüzeyindeki kir bazı yerlerde yıkandı. Korozyon nedeniyle, bazı metal ağlar çatladı ve üzerlerindeki ve altındaki tüm toprağı kaybetti (Şekil 1). hafif raylı sistem tarafından üretilen korozyon ve demiryolu köprülerinin34,35, rayların ve diğer araç ekipmanlarının36 korozyonu.Demiryolu şev koruma metal ağının korozyona uğradığına dair herhangi bir rapor bulunmamaktadır.Bu makale, toprak özelliklerini değerlendirerek metal aşınmasını tahmin etmeyi ve toprak ekosistemi restorasyonu ve yapay restorasyon için teorik ve pratik bir temel sağlamayı amaçlayan Suiyu Demiryolunun güneybatı kaya yamacındaki yapay toprakların fiziksel, kimyasal ve elektrokimyasal özelliklerini incelemektedir.Yapay eğim.
Test sahası Sichuan'ın engebeli bölgesinde (30°32'K, 105°32'E) Suining Tren İstasyonu yakınında yer almaktadır. Bölge, Sichuan Havzasının ortasında, alçak dağlar ve tepeler, basit jeolojik yapıya ve düz araziye sahiptir. Erozyon, kesme ve su birikmesi aşınmış tepelik manzaralar oluşturur. Ana kaya esas olarak kireçtaşıdır ve aşırı yük esas olarak mor kum ve çamurtaşıdır. Bütünlük zayıftır ve kaya blokludur. yapı.Çalışma alanı subtropikal nemli muson iklimine sahiptir ve ilkbahar başı, sıcak yaz, kısa sonbahar ve geç kış mevsimsel özelliklerine sahiptir.Yağış bol, ışık ve ısı kaynakları bol, donsuz dönem uzun (ortalama 285 gün), iklim ılıman, yıllık ortalama sıcaklık 17,4°C, en sıcak ayın ortalama sıcaklığı (Ağustos) 27,2°C, en uç sıcaklık ise 39,3°C'dir. 6,5°C'dir), en düşük sıcaklık -3,8°C'dir ve yıllık ortalama yağış miktarı 920 mm'dir, esas olarak Temmuz ve Ağustos aylarında yoğunlaşır. İlkbahar, yaz, sonbahar ve kış aylarındaki yağış miktarı büyük farklılıklar gösterir.Yılın her mevsiminde yağış oranı sırasıyla %19-21, %51-54, %22-24 ve %4-5'tir.
Araştırma alanı, 2003 yılında inşa edilen Yu-Sui Demiryolunun yamacında yaklaşık 45°'lik bir eğimdir. Nisan 2012'de, Suining Tren İstasyonu'nun 1 km yakınında güneye bakmaktadır.Doğal eğim kontrol olarak kullanıldı. Eğimin ekolojik restorasyonu, ekolojik restorasyon için yabancı topdressing toprak püskürtme teknolojisini benimser. Demiryolu yan eğiminin yüksekliğine göre, eğim yukarı, orta eğim ve aşağı eğim olarak ayrılabilir (Şekil 2). Kesilen eğimin yapay toprağının kalınlığı yaklaşık 10 cm olduğundan, toprak metal örgüsünün korozyon ürünlerinin kirlenmesini önlemek için, toprak yüzeyini 0-8 cm almak için sadece paslanmaz çelik bir kürek kullanıyoruz. her bir eğim konumu için tekrar başına 15-20 rasgele numune alma noktası olacak şekilde ayarlanmıştır. İri taneler hariç file naylon elek.
Toprak direnci, Shengli Instrument Company tarafından üretilen VICTOR4106 topraklama direnci test cihazı ile ölçüldü;toprak özdirenci arazide ölçüldü;toprak nemi kurutma yöntemiyle ölçülmüştür. DMP-2 taşınabilir dijital mv/pH cihazı, toprak korozyon potansiyelini ölçmek için yüksek giriş empedansına sahiptir. Potansiyel gradyan ve redoks potansiyeli, DMP-2 taşınabilir dijital mv/pH ile belirlenmiştir, topraktaki toplam çözünebilir tuz kalıntı kurutma yöntemiyle belirlenmiştir, topraktaki klorür iyon içeriği AgNO3 titrasyon yöntemiyle (Mohr yöntemi), toprak sülfat içeriği dolaylı EDTA Titrasyon yöntemiyle, toprak karbonatını ve bikarbonu belirlemek için çift göstergeli titrasyon yöntemiyle belirlenmiştir. toprak organik maddesini belirlemek için potasyum dikromat oksidasyonu ısıtma yöntemi, toprak alkali hidroliz azotunu belirlemek için alkali çözelti difüzyon yöntemi, H2SO4-HClO4 sindirimi Mo-Sb kolorimetrik yöntemi Topraktaki toplam fosfor ve toprakta bulunan fosfor içeriği Olsen yöntemi (özütleyici olarak 0,05 mol/L NaHCO3 çözeltisi) ve topraktaki toplam potasyum içeriği sodyum hidroksit füzyon-alev fotometrisi ile belirlendi.
Deneysel veriler başlangıçta sistematize edildi. Ortalama, standart sapma, tek yönlü ANOVA ve insan korelasyon analizi yapmak için SPSS Statistics 20 kullanıldı.
Tablo 1, farklı eğimlere sahip toprakların elektromekanik özelliklerini, anyonlarını ve besinlerini göstermektedir. Farklı eğimlerin korozyon potansiyeli, toprak direnci ve doğu-batı potansiyel gradyanının tümü önemliydi (P < 0.05). Yokuş aşağı, orta eğim ve doğal eğimin redoks potansiyelleri önemliydi (P < 0.05). Raya dik potansiyel gradyan, yani kuzey-güney potansiyel gradyanı, yukarı eğim>aşağı eğim>orta eğim şeklindedir. aşağı eğim>yokuş yukarı>orta eğim>doğal eğim.Toplam çözünebilir tuz, doğal eğim demiryolu eğiminden önemli ölçüde yüksekti (P ​​< 0.05).Üçüncü sınıf demiryolu eğimi toprağının toplam çözünebilir tuz içeriği 500 mg/kg'ın üzerindedir ve toplam çözünebilir tuzun metal korozyonu üzerinde orta düzeyde bir etkisi vardır.Toprağın organik madde içeriği en yüksek doğal eğimde ve en düşük yokuş aşağı eğimdeydi (P <0.05).Toplam nitrojen içeriği en yüksek orta eğimde ve en düşük yokuş yukarısındaydı eğim;mevcut nitrojen içeriği, aşağı eğimde ve orta eğimde en yüksek ve doğal eğimde en düşük seviyedeydi;demiryolu yukarı ve aşağı eğiminin toplam nitrojen içeriği daha düşüktü, ancak mevcut nitrojen içeriği daha yüksekti. Bu, yokuş yukarı ve yokuş aşağı organik nitrojen mineralizasyon oranının hızlı olduğunu gösterir. Mevcut potasyum içeriği, mevcut fosfor ile aynıdır.
Toprak özdirenci, elektriksel iletkenliği gösteren bir dizin ve toprak korozyonunu değerlendirmek için temel bir parametredir. Toprak özdirencini etkileyen faktörler arasında nem içeriği, toplam çözünür tuz içeriği, pH, toprak dokusu, sıcaklık, organik madde içeriği, toprak sıcaklığı ve sıkılık yer alır. Genel olarak, düşük özdirençli topraklar daha aşındırıcıdır ve bunun tersi de geçerlidir. Toprak aşındırıcılığını değerlendirmek için özdirenci kullanmak, çeşitli ülkelerde yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Tablo 1, her bir endeks için aşındırıcılık derecesi değerlendirme kriterlerini göstermektedir37,38.
Ülkemdeki test sonuçlarına ve standartlara göre (Tablo 1), toprak aşındırıcılığı sadece toprak özdirenci ile değerlendirilirse, yokuş yukarı eğimdeki toprak oldukça aşındırıcıdır;yokuş aşağı eğimdeki toprak orta derecede aşındırıcıdır;orta eğimde ve doğal eğimde toprak aşındırıcılığı nispeten düşük zayıftır.
Yokuş yukarı eğimin toprak özdirenci, yağmur erozyonunun neden olabileceği eğimin diğer kısımlarına göre önemli ölçüde düşüktür. Yukarı eğimdeki üst toprak su ile birlikte orta eğime akar, böylece yokuş yukarı metal şev koruma ağı üst toprağa yakın olur. Metal kafeslerin bazıları açığa çıkmış ve hatta havada asılı kalmıştır (Şekil 1). Toprak özdirenci sahada ölçülmüştür;yığın aralığı 3m idi;kazık çakma derinliği 15 cm'nin altındaydı. Çıplak metal ağ ve soyulma pası, ölçüm sonuçlarını etkileyebilir. Bu nedenle, toprak aşındırıcılığını yalnızca toprak özdirenç indeksi ile değerlendirmek güvenilir değildir. Korozyonun kapsamlı değerlendirmesinde, yukarı eğimin toprak özdirenci dikkate alınmaz.
Yüksek bağıl nem nedeniyle, Sichuan bölgesindeki çok yıllık nemli hava, havaya maruz kalan metal ağın toprağa gömülü metal ağa göre daha ciddi şekilde aşınmasına neden olur.39. Tel örgünün havaya maruz kalması, hizmet ömrünün azalmasına neden olabilir ve bu da yokuş yukarı toprakların dengesini bozabilir. ayrıca toprak kalitesini iyileştirir ve topraktaki humus içeriğini arttırır, bu da sadece suyu tutmakla kalmaz, aynı zamanda hayvanların ve bitkilerin büyümesi ve çoğalması için iyi bir ortam sağlar ve böylece toprak kaybını azaltır. Bu nedenle, inşaatın erken aşamasında, yukarı yokuşta daha odunsu tohumlar ekilmeli ve yokuş yukarı toprağın yağmur suyuyla erozyonunu azaltmak için sürekli olarak su tutucu madde eklenmeli ve koruma için filmle örtülmelidir.
Korozyon potansiyeli, üç seviyeli eğimde şev koruma ağının korozyonunu etkileyen önemli bir faktördür ve yokuş yukarı eğimde en büyük etkiye sahiptir (Tablo 2). Normal koşullar altında, belirli bir ortamda korozyon potansiyeli çok değişmez. Kaçak akımlar, gözle görülür bir değişikliğe neden olabilir. Kaçak akımlar, araçlar toplu taşıma sistemini kullandıklarında yol yatağına ve toprak ortamına sızan 40, 41, 42 akımlarını ifade eder. Ulaşım sisteminin gelişmesiyle, ülkemin demiryolu ulaşım sistemi büyük ölçekli oldu. elektrifikasyon ve elektrikli demiryollarından doğru akım kaçağının neden olduğu gömülü metallerin korozyonu göz ardı edilemez. Şu anda, toprak potansiyel gradyanı, toprağın kaçak akım rahatsızlıkları içerip içermediğini belirlemek için kullanılabilir. Yüzey toprağının potansiyel gradyanı 0,5 mv/m'den düşük olduğunda, kaçak akım düşüktür;potansiyel gradyan 0,5 mv/m ila 5,0 mv/m aralığında olduğunda kaçak akım orta düzeydedir;potansiyel eğim 5,0 mv/m'den büyük olduğunda kaçak akım seviyesi yüksektir. Orta eğim, yukarı eğim ve aşağı eğimin potansiyel eğiminin (EW) değişken aralığı Şekil 3'te gösterilmektedir. Değişken aralık açısından, orta eğimin doğu-batı ve kuzey-güney yönlerinde orta düzeyde kaçak akımlar vardır. Bu nedenle kaçak akım, özellikle orta eğimde ve aşağı eğimde metal kafeslerin korozyonunu etkileyen önemli bir faktördür. orta eğim.
Genel olarak, 400 mV'nin üzerindeki toprak redoks potansiyeli (Eh) oksitleme kabiliyetini gösterir, 0-200 mV'nin üstü orta indirgeme kabiliyetini ve 0 mV'nin altı büyük indirgeme kabiliyetini gösterir. Toprak redoks potansiyeli ne kadar düşükse, toprak mikroorganizmalarının metalleri korozyon kabiliyeti o kadar yüksektir. .Eğimli arazinin toprak havalandırma durumunun iyi olduğunu gösterir, bu da topraktaki anaerobik mikroorganizmaların korozyonuna elverişli değildir.
Önceki çalışmalar, toprak pH'ının toprak erozyonu üzerindeki etkisinin açık olduğunu bulmuştur. pH değerindeki dalgalanma, metal malzemelerin korozyon hızını önemli ölçüde etkiler. Toprak pH'ı, alan ve topraktaki mikroorganizmalarla yakından ilişkilidir45,46,47. Genel olarak, toprak pH'ının hafif alkali toprakta metal malzemelerin korozyonu üzerindeki etkisi açık değildir. Üç demiryolu eğiminin topraklarının tümü alkalidir, bu nedenle pH'ın metal ağın korozyonu üzerindeki etkisi zayıftır.
Tablo 3'ten görülebileceği gibi, korelasyon analizi, redoks potansiyeli ile eğim konumunun önemli ölçüde pozitif korelasyona sahip olduğunu (R2 = 0,858), korozyon potansiyeli ve potansiyel gradyanın (SN) önemli ölçüde pozitif korelasyona sahip olduğunu (R2 = 0,755) ve redoks potansiyeli ile potansiyel gradyanın (SN) önemli ölçüde pozitif korelasyona sahip olduğunu (R2 = 0,755) göstermektedir.Potansiyel ile pH arasında önemli bir negatif korelasyon vardı (R2 = -0.724). Eğim pozisyonu, redoks potansiyeli ile önemli ölçüde pozitif korelasyon gösterdi. Bu, farklı eğim pozisyonlarının mikro ortamında farklılıklar olduğunu ve toprak mikroorganizmalarının redoks potansiyeli ile yakından ilişkili olduğunu gösterir48, 49, 50. Redoks potansiyeli, pH51,52 ile önemli ölçüde negatif korelasyon gösterdi. Bu ilişki, pH ve Eh değerlerinin toprak redoks işlemi sırasında her zaman senkronize olarak değişmediğini, ancak negatif bir doğrusallığa sahip olduğunu gösterdi. ilişki.Metal korozyon potansiyeli, elektron kazanma ve kaybetme göreceli yeteneğini temsil edebilir. Korozyon potansiyeli, potansiyel gradyan (SN) ile önemli ölçüde pozitif korelasyona sahip olmasına rağmen, potansiyel gradyan, metal tarafından kolay elektron kaybından kaynaklanabilir.
Toprağın toplam çözünür tuz içeriği, toprak aşındırıcılığı ile yakından ilişkilidir. Genel olarak, toprak tuzluluğu ne kadar yüksek olursa, toprak direnci o kadar düşük olur ve böylece toprak direnci artar.
Topraktaki çözünür tuzla ayrışmış iyonların çoğu doğrudan elektrokimyasal reaksiyonlara katılmaz, ancak toprak direnci yoluyla metal aşınmasını etkiler. Toprak tuzluluğu ne kadar yüksekse, toprak iletkenliği o kadar güçlüdür ve toprak erozyonu o kadar güçlüdür. Doğal yamaçların toprak tuzluluk içeriği, toprak ve suyun korunmasına yardımcı olan bitki örtüsü açısından doğal yamaçların zengin olması gerçeğinden kaynaklanabilir. Ancak demiryolu şev toprağı “yapay toprak” matrisi olarak kırma taş parçalarından oluşmaktadır ve yeterli bir toprak oluşum sürecinden geçmemiştir.Mineraller salınmaz.Ayrıca, doğal yamaçların derin toprağındaki tuz iyonları, yüzey buharlaşması sırasında kılcal hareketle yükselir ve yüzey toprağında birikerek yüzey toprağındaki tuz iyonlarının içeriğinde bir artışa neden olur. Demiryolu eğiminin toprak kalınlığı 20 cm'den azdır, bu da üst toprağın derin topraktan gelen tuzu tamamlayamamasıyla sonuçlanır.
Pozitif iyonların (K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, vb. gibi) toprak korozyonu üzerinde çok az etkisi varken, anyonlar korozyonun elektrokimyasal sürecinde önemli bir rol oynar ve metal korozyonu üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Cl− anodun korozyonunu hızlandırabilir ve en aşındırıcı anyondur;Cl− içeriği ne kadar yüksekse, toprak korozyonu o kadar güçlüdür. SO42- yalnızca çeliğin korozyonunu teşvik etmekle kalmaz, aynı zamanda bazı beton malzemelerde korozyona neden olur54.Ayrıca demiri de aşındırır.Bir dizi asitli toprak deneyinde, korozyon hızının toprak asitliği ile orantılı olduğu bulunmuştur55.Klorür ve sülfat, metallerin kavitasyonunu doğrudan hızlandırabilen çözünür tuzların ana bileşenleridir.Çalışmalar, karbon çeliğinin alkali topraklarda korozyon ağırlık kaybının ilaveyle neredeyse orantılı olduğunu göstermiştir. klorür ve sülfat iyonları56,57.Lee ve ark.SO42-'nin korozyonu engelleyebileceğini, ancak halihazırda oluşmuş korozyon çukurlarının gelişimini desteklediğini buldu58.
Toprak aşındırıcılık değerlendirme standardı ve test sonuçlarına göre, her eğimli toprak örneğindeki klorür iyonu içeriği 100 mg/kg'ın üzerindeydi, bu da güçlü toprak aşındırıcılığına işaret ediyor. Hem yokuş yukarı hem de yokuş aşağı yamaçların sülfat iyonu içeriği 200 mg/kg'ın üzerinde ve 500 mg/kg'ın altındaydı ve toprak orta derecede aşınmıştı. Orta eğimdeki sülfat iyonu içeriği 200mg/kg'dan düşük ve toprak korozyonu zayıf. ortam yüksek konsantrasyon içerir, reaksiyona katılır ve metal elektrotun yüzeyinde korozyon ölçeği oluşturur, böylece korozyon reaksiyonunu yavaşlatır. Konsantrasyon arttıkça, kireç aniden kırılabilir ve böylece korozyon hızını büyük ölçüde hızlandırır;konsantrasyon artmaya devam ettikçe, korozyon ölçeği metal elektrotun yüzeyini kaplar ve korozyon hızı tekrar yavaşlama eğilimi gösterir59. Çalışma, topraktaki miktarın daha düşük olduğunu ve bu nedenle korozyon üzerinde çok az etkisi olduğunu bulmuştur.
Tablo 4'e göre, eğim ve toprak anyonları arasındaki korelasyon, eğim ile klorür iyonları arasında önemli bir pozitif korelasyon (R2=0.836) ve eğim ile toplam çözünebilir tuzlar arasında önemli bir pozitif korelasyon (R2=0.742) olduğunu göstermiştir.
Bu, topraktaki toplam çözünür tuzlardaki değişikliklerden yüzey akışı ve toprak erozyonunun sorumlu olabileceğini düşündürür. Toplam çözünebilir tuzlar ile klorür iyonları arasında önemli bir pozitif korelasyon vardı, bunun nedeni toplam çözünebilir tuzların klorür iyonları havuzu olması ve toplam çözünebilir tuzların içeriğinin toprak çözeltilerindeki klorür iyonlarının içeriğini belirlemesi olabilir. Bu nedenle, eğimdeki farkın metal ağ parçasında ciddi korozyona neden olabileceğini bilebiliriz.
Organik madde, toplam nitrojen, mevcut nitrojen, mevcut fosfor ve mevcut potasyum, toprağın kalitesini ve besinlerin kök sistemi tarafından emilimini etkileyen temel besin maddeleridir. .
Araştırma, organik madde içeriğinin tüm toprak oluşum sürecinden sonra doğal eğimli toprakta en yüksek olduğunu gösteriyor. Düşük eğimli toprak organik madde içeriği en düşük seviyedeydi. Hava koşullarının ve yüzeysel akışın etkisi nedeniyle, toprak besinleri eğimli orta ve aşağı eğimde birikerek kalın bir humus tabakası oluşturacaktır. ancak homojenlik düşüktü, bu da yüzey besinlerinin düzensiz dağılımına yol açabilir. Kalın bir humus tabakası suyu tutar ve toprak organizmaları aktiftir. Bütün bunlar topraktaki organik maddenin ayrışmasını hızlandırır.
Yukarı eğimli, orta eğimli ve aşağı eğimli demiryollarının alkali hidrolize nitrojen içeriği doğal eğimden daha yüksekti, bu da demiryolu eğiminin organik nitrojen mineralizasyon oranının doğal eğimden önemli ölçüde yüksek olduğunu gösteriyor. demiryolu şevlerinin topraklarındaki küçük parçacık agregaları, doğal şevlerinkinden önemli ölçüde daha yüksekti. Bu nedenle, demiryolu şevinin toprağındaki gübre, organik madde ve nitrojen içeriğini artırmak ve toprağın sürdürülebilir kullanımını iyileştirmek için uygun önlemler alınmalıdır. 5.
Tablo 4'te gösterildiği gibi, eğim konumu ile mevcut fosfor (R2=0,948) arasında önemli bir pozitif korelasyon vardı ve eğim konumu ile mevcut potasyum arasındaki korelasyon aynıydı (R2=0,898). Bu, eğim pozisyonunun topraktaki mevcut fosfor ve mevcut potasyum içeriğini etkilediğini gösterir.
Eğim, toprağın organik madde içeriğini ve nitrojen zenginleşmesini etkileyen önemli bir faktördür66 ve gradyan ne kadar küçükse, zenginleşme oranı o kadar yüksek olur. Toprak besin zenginleştirmesi için besin kaybı zayıfladı ve eğim konumunun toprak organik madde içeriği ve toplam nitrojen zenginleştirme üzerindeki etkisi açık değildi. Farklı eğimlerdeki bitki türleri ve sayıları, bitki kökleri tarafından salgılanan farklı organik asitlere sahiptir. Organik asitler, eğimde mevcut fosfor ve mevcut potasyumun sabitlenmesine faydalıdır. Bu nedenle, pozisyon ile mevcut fosfor arasında önemli bir ilişki vardı ve eğim konumu ve mevcut potasyum.
Toprak besinleri ile toprak korozyonu arasındaki ilişkiyi açıklığa kavuşturmak için, korelasyonu analiz etmek gerekir. Tablo 5'te gösterildiği gibi, redoks potansiyeli, mevcut nitrojen (R2 = -0,845) ile önemli ölçüde negatif korelasyona sahipti ve mevcut fosfor (R2 = 0,842) ve mevcut potasyum (R2 = 0,980) ile önemli ölçüde pozitif korelasyona sahipti. Redoks potansiyeli, genellikle toprağın bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerinden etkilenen ve daha sonra toprağın bir dizi özelliğini etkileyen redoksun kalitesini yansıtır. Bu nedenle, toprak besin dönüşümünün yönünü belirlemede önemli bir faktördür67. Farklı redoks kaliteleri, beslenme faktörlerinin farklı durumlarına ve mevcudiyetine neden olabilir. Bu nedenle redoks potansiyeli, mevcut nitrojen, mevcut fosfor ve mevcut potasyum ile önemli bir korelasyona sahiptir.
Metal özelliklerine ek olarak, korozyon potansiyeli ayrıca toprak özellikleriyle de ilişkilidir. Korozyon potansiyeli, organik madde ile önemli ölçüde negatif bir korelasyona sahipti, bu, organik maddenin korozyon potansiyeli üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu gösterir. Ek olarak, organik madde, potansiyel gradyan (SN) (R2=-0,713) ve sülfat iyonu (R2=-0,671) ile de önemli derecede negatif bir korelasyona sahipti, bu, organik madde içeriğinin potansiyel gradyan (SN) ve sülfat iyonunu da etkilediğini gösterir.. Toprak pH'ı ile mevcut potasyum (R2 = R2 =) arasında önemli bir negatif korelasyon vardı. -0,728).
Mevcut nitrojen, toplam çözünür tuzlar ve klorür iyonları ile önemli ölçüde negatif bir korelasyona sahipti ve mevcut fosfor ve mevcut potasyum, toplam çözünebilir tuzlar ve klorid iyonları ile önemli ölçüde pozitif bir korelasyona sahipti. Bu, mevcut besin içeriğinin, topraktaki toplam çözünür tuzların ve klorür iyonlarının miktarını önemli ölçüde etkilediğini ve topraktaki anyonların, mevcut besinlerin birikmesine ve sağlanmasına elverişli olmadığını gösterdi. yedik ve bikarbonat.Bitkilerin sülfat iyonlarına ve bikarbonat iyonlarına çok az talebi vardır, bu nedenle çoğu toprakta serbesttir veya toprak kolloidleri tarafından emilir. Bikarbonat iyonları toprakta nitrojen birikimini destekler ve sülfat iyonları toprakta nitrojenin kullanılabilirliğini azaltır. Bu nedenle, toprakta mevcut nitrojen ve humus içeriğini uygun şekilde artırmak, toprak aşındırıcılığını azaltmak için faydalıdır.
Toprak, karmaşık bileşim ve özelliklere sahip bir sistemdir.Toprak aşındırıcılığı, birçok faktörün sinerjistik etkisinin sonucudur.Bu nedenle, toprak aşındırıcılığını değerlendirmek için genellikle kapsamlı bir değerlendirme yöntemi kullanılır. "Geoteknik Mühendisliği İnceleme Kodu" (GB50021-94) ve Çin Toprak Korozyonu Test Ağı'nın test yöntemleri referans alınarak, toprak korozyon derecesi aşağıdaki standartlara göre kapsamlı bir şekilde değerlendirilebilir: (1) Değerlendirme zayıf korozyondur, eğer sadece zayıf korozyon ise, orta düzeyde korozyon veya güçlü korozyon yoktur;(2) şiddetli korozyon yoksa, orta derecede korozyon olarak değerlendirilir;(3) bir veya iki yerde güçlü korozyon varsa, güçlü korozyon olarak değerlendirilir;(4) 3 veya daha fazla güçlü korozyon yeri varsa, şiddetli korozyon için güçlü korozyon olarak değerlendirilir.
Toprak numunelerinin toprak özdirenci, redoks potansiyeli, su içeriği, tuz içeriği, pH değeri ve Cl- ve SO42- içeriğine göre çeşitli eğimlerdeki toprak numunelerinin korozyon dereceleri kapsamlı bir şekilde değerlendirilmiştir. Araştırma sonuçları, tüm yamaçlardaki toprakların yüksek derecede korozif olduğunu göstermektedir.
Korozyon potansiyeli, şev koruma ağının korozyonunu etkileyen önemli bir faktördür. Üç eğimin korozyon potansiyelleri -200 mv'den düşüktür ve bu, yokuş yukarı metal ağın korozyonu üzerinde en büyük etkiye sahiptir. Potansiyel gradyan, topraktaki kaçak akımın büyüklüğünü değerlendirmek için kullanılabilir. Kaçak akım, orta eğimlerde ve yokuş yukarı yokuşlarda, özellikle orta eğimlerde metal ağın korozyonunu etkileyen önemli bir faktördür. Üst, orta ve alt eğimlerdeki topraklardaki toplam çözünebilir tuz içeriğinin tümü 5'in üzerindeydi 00 mg/kg ve şev koruma ağı üzerindeki korozyon etkisi orta düzeydeydi. Toprak su içeriği, metal ağların orta eğim ve aşağı eğimdeki korozyonunu etkileyen önemli bir faktördür ve şev koruma ağlarının korozyonu üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir. Besinler en çok orta eğimli toprakta bulunur, bu da sık mikrobiyal faaliyetlerin ve hızlı bitki büyümesinin olduğunu gösterir.
Araştırma, korozyon potansiyelinin, potansiyel gradyanın, toplam çözünür tuz içeriğinin ve su içeriğinin üç yamaçta toprak korozyonunu etkileyen ana faktörler olduğunu ve toprak aşındırıcılığının güçlü olarak değerlendirildiğini gösteriyor. Şev koruma ağının korozyonu, demiryolu şev koruma ağının korozyon önleyici tasarımı için bir referans sağlayan orta eğimde en ciddidir. Mevcut nitrojen ve organik gübrenin uygun şekilde eklenmesi, toprak korozyonunu azaltmak, bitki büyümesini kolaylaştırmak ve nihayet eğimi stabilize etmek için faydalıdır.
Bu makaleden alıntı yapma şekli: Chen, J. et al.Bir Çin demiryolu hattı boyunca kaya şev ağının korozyonu üzerindeki toprak bileşimi ve elektrokimyanın etkileri.science.Rep.5, 14939;doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL Deprem uyarımı altında demiryolu alt zemin şevlerinin dinamik özellikleri.doğal afet.69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. et al.Sichuan Eyaletinin Wenchuan deprem bölgesinde karayollarının tipik deprem hasarının analizi[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Wenchuan depreminde karayolu köprülerinin sismik hasar analizi ve karşı önlemleri.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC Chichi depreminin, Tayvan'ın merkezinde müteakip yağışların neden olduğu heyelanlar üzerindeki etkisi. Engineering Geology.86, 87–101 (2006).
Koi, T. et al.Deprem kaynaklı heyelanların bir dağ havzasında tortu üretimi üzerindeki uzun vadeli etkileri: Tanzawa bölgesi, Japan.geomorphology.101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. Jeoteknik şevlerin sismik stabilite analizi üzerine bir araştırmanın gözden geçirilmesi. Deprem Mühendisliği ve Mühendislik Vibrasyonu.25, 164–171 (2005).
Yue Ping, Sichuan'daki Wenchuan depreminin neden olduğu jeolojik tehlikeler üzerine araştırma.Mühendislik Jeolojisi Dergisi 4, 7–12 (2008).
Ali, F. Bitki örtüsü ile şev koruması: bazı tropikal bitkilerin kök mekaniği. International Journal of Physical Sciences.5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. Kinabalu Dağı'ndaki farklı jeolojik koşullar altında tropik alçak dağlık ormanlar üzerindeki topografik etkiler, Borneo.Plant Ecology.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. et al.Doğal ve işlenmiş şevleri heyelanlardan korumak için ideal bitki kökü özellikleri.Plants and Soils, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Konsantre akış sırasında çim köklerinin üst toprağın aşınması üzerindeki etkileri.Geomorfoloji 76, 54–67 (2006).