Dankie dat u Nature.com besoek het. Die blaaierweergawe wat u gebruik, het beperkte ondersteuning vir CSS. Vir die beste ervaring beveel ons aan dat u 'n opgedateerde blaaier gebruik (of versoenbaarheidsmodus in Internet Explorer afskakel). Intussen, om voortgesette ondersteuning te verseker, sal ons die webwerf sonder style en JavaScript vertoon.
Met die Sui-Chongqing-spoorweghelling as navorsingsobjek, word grondweerstand, grondelektrochemie (korrosiepotensiaal, redokspotensiaal, potensiële gradiënt en pH), grondanione (totale oplosbare soute, Cl-, SO42- en) en grondvoeding (voginhoud, organiese materiaal, totale stikstof, alkali-gehidroliseerde stikstof, beskikbare fosfor, beskikbare kalium) onder verskillende hellings geëvalueer volgens die individuele aanwysers en omvattende aanwysers van kunsmatige grond. In vergelyking met ander faktore het water die grootste invloed op die korrosie van die hellingbeskermingsnet, gevolg deur die aniooninhoud. Die totale oplosbare sout het 'n matige effek op die korrosie van die hellingbeskermingsnet, en die verdwaalde stroom het 'n matige effek op die korrosie van die hellingbeskermingsnet. Die korrosiegraad van grondmonsters is omvattend geëvalueer, en die korrosie op die boonste helling was matig, en die korrosie op die middelste en onderste hellings was sterk. Die organiese materiaal in die grond was beduidend gekorreleer met die potensiële gradiënt. Beskikbare stikstof, beskikbare kalium en beskikbare fosfor was beduidend gekorreleer met anione. Die verspreiding van grondvoedingstowwe hou indirek verband met die hellingtipe.
Wanneer spoorweë, snelweë en waterbesparingsfasiliteite gebou word, is bergopeninge dikwels onvermydelik. As gevolg van die berge in die suidweste, vereis China se spoorwegkonstruksie baie uitgrawing van die berg. Dit vernietig die oorspronklike grond en plantegroei, wat blootgestelde rotsagtige hellings skep. Hierdie situasie lei tot grondverskuiwings en gronderosie, wat die veiligheid van spoorvervoer bedreig. Grondverskuiwings is sleg vir padverkeer, veral na die Wenchuan-aardbewing op 12 Mei 2008. Grondverskuiwings het 'n wydverspreide en ernstige aardbewingsramp geword. In die 2008-evaluering van 4 243 kilometer se belangrike hoofpaaie in die Sichuan-provinsie, was daar 1 736 ernstige aardbewingsrampe in padbeddings en hellingsteunmure, wat 39,76% van die totale lengte van die evaluering uitmaak. Direkte ekonomiese verliese as gevolg van padskade het 58 miljard yuan oorskry 2,3. Globale voorbeelde toon dat geohazards na aardbewings vir ten minste 10 jaar (Taiwan-aardbewing) en selfs so lank as 40-50 jaar (Kanto-aardbewing in Japan)4,5 kan duur. Gradiënt is die hooffaktor wat aardbewingsgevaar beïnvloed6,7. Daarom is dit nodig om die padhelling te handhaaf en die stabiliteit daarvan te versterk. Plante speel 'n onvervangbare rol in hellingbeskerming en ekologiese landskapherstel8. In vergelyking met gewone grondhellings, het rotshellings nie die ophoping van voedingsfaktore soos organiese materiaal, stikstof, fosfor en kalium nie, en het nie die grondomgewing wat nodig is vir plantegroei nie. As gevolg van faktore soos groot hellings en reënerosie, gaan hellinggrond maklik verlore. Die hellingomgewing is hard, het nie die nodige toestande vir plantgroei nie, en die hellinggrond het nie ondersteunende stabiliteit nie9. Hellingbespuiting met basismateriaal om grond te bedek om die helling te beskerm, is 'n algemeen gebruikte helling-ekologiese hersteltegnologie in my land. Die kunsmatige grond wat vir bespuiting gebruik word, bestaan ​​uit gebreekte klip, landbougrond, strooi, saamgestelde kunsmis, waterretensiemiddel en kleefmiddel (algemeen gebruikte kleefmiddels sluit in Portland-sement, organiese gom en asfalt-emulgator) in 'n sekere verhouding. Die tegniese proses is: lê eers doringdraad op die rots, maak dan die doringdraad vas met klinknaels en ankerboute, en spuit uiteindelik kunsmatige grond wat sade bevat op die helling met 'n spesiale spuitapparaat. Die 14# diamantvormige metaalgaas wat volledig gegalvaniseer is, word meestal gebruik, met 'n maasstandaard van 5cm×5cm en 'n deursnee van 2mm. Die metaalgaas laat die grondmatriks toe om 'n duursame monolitiese plaat op die rotsoppervlak te vorm. Die metaalgaas sal in die grond korrodeer, omdat die grond self 'n elektroliet is, en die graad van korrosie hang af van die eienskappe van die grond. Die evaluering van grondkorrosiefaktore is van groot belang vir die evaluering van grondgeïnduseerde metaal maaserosie en die uitskakeling van grondverskuiwingsgevare.
Daar word geglo dat plantwortels 'n deurslaggewende rol speel in hellingstabilisering en erosiebeheer10,11,12,13,14. Om hellings teen vlak grondverskuiwings te stabiliseer, kan plantegroei gebruik word omdat plantwortels die grond kan vasmaak om grondverskuiwings te voorkom15,16,17. Houtagtige plantegroei, veral bome, help om vlak grondverskuiwings te voorkom18. 'n Stewige beskermende struktuur wat gevorm word deur die vertikale en laterale wortelstelsels van plante wat as versterkende pale in die grond optree. Die ontwikkeling van wortelargitektuurpatrone word deur gene gedryf, en die grondomgewing speel 'n beslissende rol in hierdie prosesse. Korrosie aan metale wissel met die grondomgewing20. Die graad van korrosie van metale in grond kan wissel van redelik vinnige oplossing tot weglaatbare impak21. Kunsmatige grond verskil baie van regte "grond". Die vorming van natuurlike gronde is die gevolg van interaksies tussen die eksterne omgewing en verskeie organismes oor tientalle miljoene jare22,23,24. Voordat die houtagtige plantegroei 'n stabiele wortelstelsel en ekosisteem vorm, is die vraag of die metaalgaas gekombineer met die rotshelling en kunsmatige grond veilig kan funksioneer, direk verwant aan die ontwikkeling van die natuurlike ekonomie, die veiligheid van lewe en die verbetering van die ekologiese omgewing.
Korrosie van metale kan egter tot groot verliese lei. Volgens 'n opname wat in die vroeë 1980's in China oor chemiese masjinerie en ander nywerhede gedoen is, het verliese wat deur metaalkorrosie veroorsaak is, 4% van die totale produksiewaarde uitgemaak. Daarom is dit van groot belang om die korrosiemeganisme te bestudeer en beskermende maatreëls vir ekonomiese konstruksie te tref. Grond is 'n komplekse stelsel van gasse, vloeistowwe, vaste stowwe en mikroörganismes. Mikrobiese metaboliete kan materiale korrodeer, en verdwaalde strome kan ook korrosie veroorsaak. Daarom is dit belangrik om korrosie van metale wat in die grond begrawe is, te voorkom. Tans fokus die navorsing oor begrawe metaalkorrosie hoofsaaklik op (1) faktore wat begrawe metaalkorrosie beïnvloed25; (2) metaalbeskermingsmetodes26,27; (3) beoordelingsmetodes vir die graad van metaalkorrosie28; Korrosie in verskillende media. Alle gronde in die studie was egter natuurlik en het voldoende grondvormingsprosesse ondergaan. Daar is egter geen verslag oor kunsmatige gronderosie van spoorwegrotshellings nie.
In vergelyking met ander korrosiewe media, het kunsmatige grond die eienskappe van illikiditeit, heterogeniteit, seisoenaliteit en regionaliteit. Metaalkorrosie in kunsmatige gronde word veroorsaak deur elektrochemiese interaksies tussen metale en kunsmatige gronde. Benewens aangebore faktore, hang die tempo van metaalkorrosie ook af van die omliggende omgewing. 'n Verskeidenheid faktore beïnvloed metaalkorrosie individueel of in kombinasie, soos voginhoud, suurstofinhoud, totale oplosbare soutinhoud, anioon- en metaaliooninhoud, pH, grondmikrobes30,31,32.
In 30 jaar se praktyk was die vraag oor hoe om kunsmatige grond op rotsagtige hellings permanent te bewaar, 'n probleem33. Struike of bome kan nie op sommige hellings groei na 10 jaar se handmatige sorg nie as gevolg van gronderosie. Die vuiligheid op die oppervlak van die metaalgaas is op sommige plekke weggespoel. As gevolg van korrosie het sommige metaalgaas gekraak en alle grond bo en onder hulle verloor (Figuur 1). Tans fokus die navorsing oor spoorweghellingkorrosie hoofsaaklik op die korrosie van die spoorwegsubstasie-aardnetwerk, verdwaalde stroomkorrosie wat deur ligte spoorweë gegenereer word, en korrosie van spoorwegbrûe34,35, spore en ander voertuigtoerusting36. Daar was geen berigte van korrosie van die spoorweghellingbeskermingsmetaalgaas nie. Hierdie artikel bestudeer die fisiese, chemiese en elektrochemiese eienskappe van kunsmatige grond op die suidwestelike rotshelling van die Suiyu-spoorweg, met die doel om metaalkorrosie te voorspel deur grondeienskappe te assesseer en 'n teoretiese en praktiese basis vir grondekosisteemherstel en kunsmatige herstel te verskaf. Kunsmatige helling.
Die toetsterrein is geleë in die heuwelagtige gebied van Sichuan (30°32′N, 105°32′O) naby die Suining-treinstasie. Die gebied is geleë in die middel van die Sichuan-bekken, met lae berge en heuwels, met 'n eenvoudige geologiese struktuur en plat terrein. Erosie, sny en ophoping van water skep geërodeerde heuwelagtige landskappe. Die rotsbodem is hoofsaaklik kalksteen, en die oorlaag is hoofsaaklik pers sand en moddersteen. Die integriteit is swak, en die rots is 'n blokagtige struktuur. Die studiegebied het 'n subtropiese vogtige moesonklimaat met seisoenale eienskappe van vroeë lente, warm somer, kort herfs en laat winter. Die reënval is oorvloedig, die lig- en hittebronne is volop, die rypvrye periode is lank (gemiddeld 285 dae), die klimaat is mild, die jaarlikse gemiddelde temperatuur is 17.4°C, die gemiddelde temperatuur van die warmste maand (Augustus) is 27.2°C, en die uiterste maksimum temperatuur is 39.3°C. Die koudste maand is Januarie (gemiddelde temperatuur is 6.5°C), die uiterste minimum Die temperatuur is -3.8°C, en die gemiddelde jaarlikse reënval is 920 mm, hoofsaaklik gekonsentreer in Julie en Augustus. Die reënval in die lente, somer, herfs en winter wissel baie. Die proporsie reënval in elke seisoen van die jaar is onderskeidelik 19-21%, 51-54%, 22-24% en 4-5%.
Die navorsingsterrein is 'n helling van ongeveer 45° op die helling van die Yu-Sui-spoorlyn wat in 2003 gebou is. In April 2012 het dit suid gekyk binne 1 km van die Suining-treinstasie. Die natuurlike helling is as 'n kontrole gebruik. Die ekologiese herstel van die helling maak gebruik van die buitelandse bolaag-grondbespuitingstegnologie vir ekologiese herstel. Volgens die hoogte van die spoorwegkanthelling kan die helling verdeel word in opwaartse, middelste helling en afwaartse helling (Fig. 2). Aangesien die dikte van die gesnyde helling se kunsmatige grond ongeveer 10 cm is, gebruik ons ​​slegs 'n vlekvrye staalgraaf om die grondoppervlak 0-8 cm te neem om die besoedeling van die korrosieprodukte van die grondmetaalgaas te vermy. Vier replikate is vir elke hellingposisie gestel, met 15-20 ewekansige monsternemingspunte per replikaat. Elke replikaat is 'n mengsel van 15-20 wat ewekansig bepaal word uit S-vormige lynmonsternemingspunte. Die vars gewig daarvan is ongeveer 500 gram. Bring die monsters terug na die laboratorium in poliëtileen-ritssluitsakke vir verwerking. Die grond word natuurlik luggedroog, en die gruis en dier- en plantreste word uitgekies, met 'n agaatstok vergruis en met 'n 20-maas, 100-maas nylon sif gesif, behalwe vir die growwe deeltjies.
Die grondweerstand is gemeet deur die VICTOR4106 aardweerstandstoetser wat deur Shengli Instrument Company vervaardig is; die grondweerstand is in die veld gemeet; Die grondvog is gemeet deur die droogmetode. Die DMP-2 draagbare digitale mv/pH-instrument beskik oor 'n hoë insetimpedansie vir die meting van grondkorrosiepotensiaal. Potensiële gradiënt en redokspotensiaal is bepaal deur die DMP-2 draagbare digitale mv/pH, totale oplosbare sout in die grond is bepaal deur die residu-droogmetode, chloriediooninhoud in die grond is bepaal deur die AgNO3-titrasiemetode (Mohr-metode), grondsulfaatinhoud is bepaal deur die indirekte EDTA-titrasiemetode, dubbele indikatortitrasiemetode om grondkarbonaat en bikarbonaat te bepaal, kaliumdichromaatoksidasie-verhittingsmetode om grondorganiese materiaal te bepaal, alkaliese oplossingdiffusiemetode om grondalkaliese hidrolisestikstof te bepaal, H2SO4-HClO4-vertering Mo-Sb kolorimetriese metode Totale fosfor in die grond en beskikbare fosforinhoud in die grond is bepaal deur die Olsen-metode (0.05 mol/L NaHCO3-oplossing as ekstraksiemiddel), en totale kaliuminhoud in die grond is bepaal deur natriumhidroksiedfusie-vlamfotometrie.
Die eksperimentele data is aanvanklik gesistematiseer. SPSS Statistics 20 is gebruik om gemiddelde, standaardafwyking, eenrigting-ANOVA en menslike korrelasie-analise uit te voer.
Tabel 1 bied die elektromeganiese eienskappe, anione en voedingstowwe van gronde met verskillende hellings aan. Die korrosiepotensiaal, grondweerstand en oos-wes potensiële gradiënt van verskillende hellings was almal beduidend (P < 0.05). Die redokspotensiale van afdraande, middelhelling en natuurlike helling was beduidend (P < 0.05). Die potensiële gradiënt loodreg op die spoor, dit wil sê die noord-suid potensiële gradiënt, is opdraande>afdraande>middelhelling. Die grond pH-waarde was in die orde van afdraande>opdraande>middelhelling>natuurlike helling. Totale oplosbare sout, natuurlike helling was beduidend hoër as spoorhelling (P < 0.05). Die totale oplosbare soutinhoud van die derdegraadse spoorhellinggrond is bo 500 mg/kg, en die totale oplosbare sout het 'n matige effek op metaalkorrosie. Die grond se organiese materiaalinhoud was die hoogste in die natuurlike helling en die laagste in die afdraande helling (P < 0.05). Die totale stikstofinhoud was die hoogste in die middelhelling en die laagste in die opdraande helling; Die beskikbare stikstofinhoud was die hoogste in die afdraande en middelste helling, en die laagste in die natuurlike helling; die totale stikstofinhoud van die spoorlyn se opdraande en afdraande was laer, maar die beskikbare stikstofinhoud was hoër. Dit dui daarop dat die opdraande en afdraande organiese stikstofmineraliseringstempo vinnig is. Die beskikbare kaliuminhoud is dieselfde as die beskikbare fosfor.
Grondweerstand is 'n indeks wat elektriese geleidingsvermoë aandui en 'n basiese parameter vir die beoordeling van grondkorrosie. Faktore wat grondweerstand beïnvloed, sluit in voginhoud, totale oplosbare soutinhoud, pH, grondtekstuur, temperatuur, organiese materiaalinhoud, grondtemperatuur en digtheid. Oor die algemeen is gronde met lae weerstand meer korrosief, en andersom. Die gebruik van weerstand om grondkorrosiwiteit te beoordeel, is 'n metode wat algemeen in verskeie lande gebruik word. Tabel 1 toon die korrosiwiteitsgraad-evalueringskriteria vir elke enkele indeks37,38.
Volgens die toetsresultate en standaarde in my land (Tabel 1), as grondkorrosiwiteit slegs deur grondweerstand geëvalueer word, is die grond op die opdraande hoogs korrosief; die grond op die afdraande is matig korrosief; die grondkorrosiwiteit op die middelste helling en natuurlike helling is relatief laag en swak.
Die grondweerstand van die opdraande is aansienlik laer as dié van ander dele van die helling, wat moontlik deur reënerosie veroorsaak word. Die bogrond op die opdraande vloei saam met die water na die middelste helling, sodat die opdraande metaalhellingbeskermingsnet naby die bogrond is. Sommige van die metaalmaaswerk was blootgestel en het selfs in die lug gesuspeer (Figuur 1). Grondweerstand is op die perseel gemeet; paalafstand was 3m; paalindryfdiepte was minder as 15cm. Kaal metaalmaas en afskilferende roes kan die meetresultate beïnvloed. Daarom is dit onbetroubaar om grondkorrosiwiteit slegs volgens die grondweerstandsindeks te evalueer. In die omvattende evaluering van korrosie word die grondweerstand van die opdraande nie in ag geneem nie.
As gevolg van die hoë relatiewe humiditeit, veroorsaak die standhoudende vogtige lug in die Sichuan-gebied dat die metaalgaas wat aan die lug blootgestel word, ernstiger korrodeer as die metaalgaas wat in die grond begrawe is39. Blootstelling van draadgaas aan lug kan lei tot 'n verminderde lewensduur, wat opdraande gronde kan destabiliseer. Grondverlies kan dit moeilik maak vir plante, veral houtagtige plante, om te groei. As gevolg van die gebrek aan houtagtige plante, is dit moeilik om 'n wortelstelsel opdraande te vorm om die grond te stol. Terselfdertyd kan plantgroei ook die grondgehalte verbeter en die humusinhoud in die grond verhoog, wat nie net water kan behou nie, maar ook 'n goeie omgewing vir die groei en voortplanting van diere en plante bied, waardeur grondverlies verminder word. Daarom moet meer houtagtige sade in die vroeë stadium van konstruksie op die opdraande gesaai word, en waterretensie-middel moet voortdurend bygevoeg word en met film bedek word vir beskerming, om die erosie van die opdraande grond deur reënwater te verminder.
Die korrosiepotensiaal is 'n belangrike faktor wat die korrosie van die hellingbeskermingsnet op die drievlak-helling beïnvloed, en het die grootste impak op die opdraande helling (Tabel 2). Onder normale toestande verander die korrosiepotensiaal nie veel in 'n gegewe omgewing nie. 'n Merkbare verandering kan veroorsaak word deur dwaalstrome. Dwaalstrome verwys na strome 40, 41, 42 wat in die padbedding en grondmedium lek wanneer voertuie die openbare vervoerstelsel gebruik. Met die ontwikkeling van die vervoerstelsel het my land se spoorvervoerstelsel grootskaalse elektrifisering bereik, en die korrosie van begrawe metale wat veroorsaak word deur gelykstroomlekkasie van geëlektrifiseerde spoorweë kan nie geïgnoreer word nie. Tans kan die grondpotensiaalgradiënt gebruik word om te bepaal of die grond dwaalstroomversteurings bevat. Wanneer die potensiële gradiënt van die oppervlakgrond laer as 0.5 mv/m is, is die dwaalstroom laag; wanneer die potensiële gradiënt in die reeks van 0.5 mv/m tot 5.0 mv/m is, is die dwaalstroom matig; Wanneer die potensiële gradiënt groter as 5.0 mv/m is, is die vlak van die swerfstroom hoog. Die drywende reeks van die potensiële gradiënt (OW) van die middelste helling, opwaartse helling en afwaartse helling word in Figuur 3 getoon. Wat die drywende reeks betref, is daar matige swerfstrome in die oos-wes en noord-suid rigtings van die middelste helling. Daarom is swerfstrome 'n belangrike faktor wat die korrosie van metaalmaaswerk op die middelste helling en afwaartse helling beïnvloed, veral op die middelste helling.
Oor die algemeen dui grondredokspotensiaal (Eh) bo 400 mV die oksideervermoë aan, bo 0-200 mV is medium reduseervermoë, en onder 0 mV is groot reduseervermoë. Hoe laer die grondredokspotensiaal, hoe groter is die korrosievermoë van grondmikroörganismes teenoor metale44. Dit is moontlik om die tendens van grondmikrobiese korrosie uit die redokspotensiaal te voorspel. Die studie het bevind dat die grondredokspotensiaal van die drie hellings groter as 500 mv was, en die korrosievlak baie klein was. Dit toon dat die grondventilasietoestand van hellinggrond goed is, wat nie bevorderlik is vir die korrosie van anaërobiese mikroörganismes in die grond nie.
Vorige studies het bevind dat die impak van grond-pH op gronderosie voor die hand liggend is. Met die fluktuasie van pH-waarde word die korrosietempo van metaalmateriale aansienlik beïnvloed. Grond-pH is nou verwant aan die area en die mikroörganismes in die grond45,46,47. Oor die algemeen is die effek van grond-pH op die korrosie van metaalmateriale in effens alkaliese grond nie voor die hand liggend nie. Die gronde van die drie spoorweghellings is almal alkalies, dus is die effek van pH op die korrosie van die metaalgaas swak.
Soos uit Tabel 3 gesien kan word, toon die korrelasie-analise dat die redokspotensiaal en die hellingposisie beduidend positief gekorreleer is (R2 = 0.858), die korrosiepotensiaal en die potensiële gradiënt (SN) beduidend positief gekorreleer is (R2 = 0.755), en die redokspotensiaal en die potensiële gradiënt (SN) beduidend positief gekorreleer is (R2 = 0.755). Daar was 'n beduidende negatiewe korrelasie tussen potensiaal en pH (R2 = -0.724). Die hellingposisie was beduidend positief gekorreleer met die redokspotensiaal. Dit toon dat daar verskille in die mikro-omgewing van verskillende hellingposisies is, en grondmikroörganismes is nou verwant aan redokspotensiaal48, 49, 50. Die redokspotensiaal was beduidend negatief gekorreleer met pH51,52. Hierdie verband het aangedui dat pH- en Eh-waardes nie altyd sinchroon verander het tydens die grondredoksproses nie, maar 'n negatiewe lineêre verband gehad het. Metaalkorrosiepotensiaal kan die relatiewe vermoë verteenwoordig om elektrone te verkry en te verloor. Alhoewel die korrosiepotensiaal beduidend positief gekorreleer was met die potensiële gradiënt (SN), kan die potensiële gradiënt veroorsaak word deur die maklike verlies van elektrone deur die metaal.
Die totale oplosbare soutinhoud van die grond is nou verwant aan grondkorrosiwiteit. Oor die algemeen, hoe hoër die grondsoutgehalte, hoe laer die grondweerstand, wat die grondweerstand verhoog. In grondelektroliete is nie net die anione en wisselende reekse nie, maar ook die korrosie-invloede hoofsaaklik karbonate, chloriede en sulfate. Daarbenewens beïnvloed die totale oplosbare soutinhoud in die grond korrosie indirek deur die invloed van ander faktore, soos die effek van elektrodepotensiaal in metale en grondsuurstofoplosbaarheid53.
Die meeste van die oplosbare sout-gedissosieerde ione in grond neem nie direk deel aan elektrochemiese reaksies nie, maar beïnvloed metaalkorrosie deur grondweerstand. Hoe hoër die grondsoutgehalte, hoe sterker die grondgeleidingsvermoë en hoe sterker die gronderosie. Die grondsoutgehalte van natuurlike hellings is aansienlik hoër as dié van spoorweghellings, wat moontlik te wyte is aan die feit dat natuurlike hellings ryk is aan plantegroei, wat bevorderlik is vir grond- en waterbewaring. Nog 'n rede kan wees dat die natuurlike helling volwasse grondvorming ervaar het (grondmoedermateriaal gevorm deur rotsverwering), maar die spoorweghellinggrond bestaan ​​uit gebreekte klipfragmente as die matriks van "kunsmatige grond", en het nie 'n voldoende grondvormingsproses ondergaan nie. Minerale word nie vrygestel nie. Daarbenewens het die soutione in die diep grond van natuurlike hellings deur kapillêre werking tydens oppervlakverdamping gestyg en in die oppervlakgrond opgehoop, wat lei tot 'n toename in die inhoud van soutione in die oppervlakgrond. Die gronddikte van die spoorweghelling is minder as 20 cm, wat lei tot die onvermoë van die bogrond om die sout uit die diep grond aan te vul.
Positiewe ione (soos K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, ens.) het min effek op grondkorrosie, terwyl anione 'n beduidende rol speel in die elektrochemiese proses van korrosie en 'n beduidende impak op metaalkorrosie het. Cl− kan die korrosie van die anode versnel en is die mees korrosiewe anioon; hoe hoër die Cl−-inhoud, hoe sterker is die grondkorrosie. SO42− bevorder nie net korrosie van staal nie, maar veroorsaak ook korrosie in sommige betonmateriale54. Korrodeer ook yster. In 'n reeks suurgrondeksperimente is gevind dat die tempo van korrosie eweredig is aan grondsuurheid55. Chloried en sulfaat is die hoofkomponente van oplosbare soute, wat die kavitasie van metale direk kan versnel. Studies het getoon dat die korrosiegewigsverlies van koolstofstaal in alkaliese gronde amper eweredig is aan die byvoeging van chloried- en sulfaatione56,57. Lee et al. het bevind dat SO42- korrosie kan belemmer, maar die ontwikkeling van korrosieputte wat reeds gevorm het, bevorder58.
Volgens die grondkorrosiwiteitsevalueringsstandaard en toetsresultate was die chloriediooninhoud in elke hellinggrondmonster bo 100 mg/kg, wat dui op sterk grondkorrosiwiteit. Die sulfaatiooninhoud van beide die opdraande en afdraande hellings was bo 200 mg/kg en onder 500 mg/kg, en die grond was matig gekorrodeer. Die sulfaatiooninhoud in die middelste helling is laer as 200 mg/kg, en die grondkorrosie is swak. Wanneer die grondmedium 'n hoë konsentrasie bevat, sal dit aan die reaksie deelneem en korrosieskaal op die oppervlak van die metaalelektrode produseer, waardeur die korrosiereaksie vertraag word. Soos die konsentrasie toeneem, kan die skaal skielik breek, waardeur die korrosietempo aansienlik versnel word; soos die konsentrasie aanhou toeneem, bedek die korrosieskaal die oppervlak van die metaalelektrode, en die korrosietempo toon weer 'n verlangsamingstendens. Die studie het bevind dat die hoeveelheid in die grond laer was en dus min effek op korrosie gehad het.
Volgens Tabel 4 het die korrelasie tussen helling en grondanione getoon dat daar 'n beduidende positiewe korrelasie tussen helling en chloriedione (R2=0.836) was, en 'n beduidende positiewe korrelasie tussen helling en totale oplosbare soute (R2=0.742).
Dit dui daarop dat oppervlakafloop en gronderosie moontlik verantwoordelik is vir die veranderinge in totale oplosbare soute in die grond. Daar was 'n beduidende positiewe korrelasie tussen totale oplosbare soute en chloriedione, wat moontlik is omdat totale oplosbare soute die poel van chloriedione is, en die inhoud van totale oplosbare soute die inhoud van chloriedione in grondoplossings bepaal. Daarom kan ons weet dat die verskil in helling ernstige korrosie van die metaalgaasgedeelte kan veroorsaak.
Organiese materiaal, totale stikstof, beskikbare stikstof, beskikbare fosfor en beskikbare kalium is die basiese voedingstowwe van die grond, wat die grondgehalte en die absorpsie van voedingstowwe deur die wortelstelsel beïnvloed. Grondvoedingstowwe is 'n belangrike faktor wat die mikroörganismes in die grond beïnvloed, daarom is dit die moeite werd om te bestudeer of daar 'n korrelasie tussen grondvoedingstowwe en metaalkorrosie is. Die Suiyu-spoorweg is in 2003 voltooi, wat beteken dat die kunsmatige grond slegs 9 jaar van organiese materiaal-ophoping ervaar het. As gevolg van die besonderhede van kunsmatige grond, is dit nodig om 'n goeie begrip van die voedingstowwe in kunsmatige grond te hê.
Die navorsing toon dat die organiese materiaalinhoud die hoogste is in die natuurlike hellinggrond na die hele grondvormingsproses. Die organiese materiaalinhoud in die lae-helling grond was die laagste. As gevolg van die invloed van verwering en oppervlakafloop, sal grondvoedingstowwe op die middel-helling en afdraande ophoop en 'n dik laag humus vorm. As gevolg van die klein deeltjies en swak stabiliteit van lae-helling grond, word organiese materiaal egter maklik deur mikroörganismes ontbind. Die opname het bevind dat die plantegroeibedekking en -diversiteit op die middel-helling en afdraande hoog was, maar die homogeniteit was laag, wat kan lei tot 'n ongelyke verspreiding van oppervlakvoedingstowwe. 'n Dik laag humus hou water vas en grondorganismes is aktief. Dit alles versnel die ontbinding van organiese materiaal in die grond.
Die alkali-gehidroliseerde stikstofinhoud van die opwaartse, middelste en afwaartse spoorweë was hoër as dié van die natuurlike helling, wat aandui dat die organiese stikstofmineralisasietempo van die spoorweghelling aansienlik hoër was as dié van die natuurlike helling. Hoe kleiner die deeltjies, hoe meer onstabiel die grondstruktuur, hoe makliker is dit vir mikroörganismes om die organiese materiaal in die aggregate te ontbind, en hoe groter die poel van gemineraliseerde organiese stikstof60,61. In ooreenstemming met die resultate van die 62-studie, was die inhoud van klein deeltjieaggregate in die grond van spoorweghellings aansienlik hoër as dié van natuurlike hellings. Daarom moet gepaste maatreëls getref word om die inhoud van kunsmis, organiese materiaal en stikstof in die grond van die spoorweghelling te verhoog, en om die volhoubare benutting van die grond te verbeter. Die vermorsing van beskikbare fosfor en beskikbare kalium wat veroorsaak word deur oppervlakafloop, het 77,27% tot 99,79% van die totale verlies van die spoorweghelling uitgemaak. Oppervlakafloop kan die hoofdryfveer van beskikbare voedingstofverlies in hellinggronde wees63,64,65.
Soos in Tabel 4 getoon, was daar 'n beduidende positiewe korrelasie tussen hellingposisie en beskikbare fosfor (R2=0.948), en die korrelasie tussen hellingposisie en beskikbare kalium was dieselfde (R2=0.898). Dit toon dat die hellingposisie die inhoud van beskikbare fosfor en beskikbare kalium in die grond beïnvloed.
Gradiënt is 'n belangrike faktor wat die organiese materiaalinhoud van die grond en stikstofverryking66 beïnvloed, en hoe kleiner die gradiënt, hoe groter die verrykingstempo. Vir grondvoedingstofverryking was voedingstofverlies verswak, en die effek van hellingposisie op die organiese materiaalinhoud van die grond en totale stikstofverryking was nie voor die hand liggend nie. Verskillende tipes en getalle plante op verskillende hellings het verskillende organiese sure wat deur plantwortels afgeskei word. Organiese sure is voordelig vir die vaslegging van beskikbare fosfor en beskikbare kalium in die grond. Daarom was daar 'n beduidende korrelasie tussen hellingposisie en beskikbare fosfor, en hellingposisie en beskikbare kalium.
Om die verband tussen grondvoedingstowwe en grondkorrosie te verduidelik, is dit nodig om die korrelasie te analiseer. Soos getoon in Tabel 5, was redokspotensiaal beduidend negatief gekorreleer met beskikbare stikstof (R2 = -0.845) en beduidend positief gekorreleer met beskikbare fosfor (R2 = 0.842) en beskikbare kalium (R2 = 0.980). Die redokspotensiaal weerspieël die kwaliteit van redoks, wat gewoonlik beïnvloed word deur sommige fisiese en chemiese eienskappe van die grond, en beïnvloed dan 'n reeks eienskappe van die grond. Daarom is dit 'n belangrike faktor in die bepaling van die rigting van grondvoedingstoftransformasie67. Verskillende redokskwaliteite kan lei tot verskillende toestande en beskikbaarheid van voedingsfaktore. Daarom het die redokspotensiaal 'n beduidende korrelasie met beskikbare stikstof, beskikbare fosfor en beskikbare kalium.
Benewens metaaleienskappe, hou korrosiepotensiaal ook verband met grondeienskappe. Korrosiepotensiaal was beduidend negatief gekorreleer met organiese materiaal, wat aandui dat organiese materiaal 'n beduidende effek op korrosiepotensiaal gehad het. Daarbenewens was organiese materiaal ook beduidend negatief gekorreleer met potensiële gradiënt (SN) (R2 = -0.713) en sulfaatioon (R2 = -0.671), wat aandui dat organiese materiaalinhoud ook potensiële gradiënt (SN) en sulfaatioon beïnvloed. Daar was 'n beduidende negatiewe korrelasie tussen grond pH en beskikbare kalium (R2 = -0.728).
Beskikbare stikstof was beduidend negatief gekorreleer met totale oplosbare soute en chloriedione, en beskikbare fosfor en beskikbare kalium was beduidend positief gekorreleer met totale oplosbare soute en chloriedione. Dit het aangedui dat die beskikbare nutriëntinhoud die hoeveelheid totale oplosbare soute en chloriedione in die grond beduidend beïnvloed het, en anione in die grond was nie bevorderlik vir die ophoping en voorsiening van beskikbare voedingstowwe nie. Totale stikstof was beduidend negatief gekorreleer met sulfaatione, en beduidend positief gekorreleer met bikarbonaat, wat aandui dat totale stikstof 'n effek op die inhoud van sulfaat en bikarbonaat gehad het. Plante het min vraag na sulfaatione en bikarbonaatione, dus is die meeste van hulle vry in die grond of word deur grondkolloïede geabsorbeer. Bikarbonaatione bevoordeel die ophoping van stikstof in die grond, en sulfaatione verminder die beskikbaarheid van stikstof in die grond. Daarom is dit voordelig om die inhoud van beskikbare stikstof en humus in die grond toepaslik te verhoog om grondkorrosiwiteit te verminder.
Grond is 'n stelsel met komplekse samestelling en eienskappe. Grondkorrosiwiteit is die resultaat van die sinergistiese werking van baie faktore. Daarom word 'n omvattende evalueringsmetode oor die algemeen gebruik om grondkorrosiwiteit te evalueer. Met verwysing na die "Kode vir Geotegniese Ingenieursondersoek" (GB50021-94) en die toetsmetodes van die China Soil Corrosion Test Network, kan die grondkorrosiegraad omvattend geëvalueer word volgens die volgende standaarde: (1) Die evaluering is swak korrosie, indien slegs swak korrosie, is daar geen matige korrosie of sterk korrosie nie; (2) indien daar geen sterk korrosie is nie, word dit geëvalueer as matige korrosie; (3) indien daar een of twee plekke van sterk korrosie is, word dit geëvalueer as sterk korrosie; (4) indien daar 3 of meer plekke van sterk korrosie is, word dit geëvalueer as sterk korrosie vir ernstige korrosie.
Volgens grondweerstand, redokspotensiaal, waterinhoud, soutinhoud, pH-waarde en Cl- en SO42-inhoud is die korrosiegrade van grondmonsters teen verskeie hellings omvattend geëvalueer. Die navorsingsresultate toon dat die gronde op alle hellings hoogs korrosief is.
Korrosiepotensiaal is 'n belangrike faktor wat die korrosie van die hellingbeskermingsnet beïnvloed. Die korrosiepotensiaal van die drie hellings is almal laer as -200 mv, wat die grootste impak op die korrosie van die opdraande metaalgaas het. Potensiële gradiënt kan gebruik word om die grootte van dwaalstroom in die grond te beoordeel. Dwaalstroom is 'n belangrike faktor wat die korrosie van metaalgaas op middelste hellings en opdraandes beïnvloed, veral op middelste hellings. Die totale oplosbare soutinhoud in die gronde van die boonste, middelste en onderste hellings was almal bo 500 mg/kg, en die korrosie-effek op die hellingbeskermingsnet was matig. Grondwaterinhoud is 'n belangrike faktor wat die korrosie van metaalgaas op middelste helling en afdraandes beïnvloed, en het 'n groter impak op die korrosie van hellingbeskermingsgaas. Voedingstowwe is die volopste in middelste hellinggrond, wat aandui dat daar gereelde mikrobiese aktiwiteite en vinnige plantgroei is.
Die navorsing toon dat korrosiepotensiaal, potensiële gradiënt, totale oplosbare soutinhoud en waterinhoud die hoof faktore is wat grondkorrosie op die drie hellings beïnvloed, en die grondkorrosiwiteit word as sterk geëvalueer. Die korrosie van die hellingbeskermingsnetwerk is die ernstigste by die middelste helling, wat 'n verwysing bied vir die anti-korrosie-ontwerp van die spoorweghellingbeskermingsnetwerk. Gepaste byvoeging van beskikbare stikstof en organiese kunsmis is voordelig om grondkorrosie te verminder, plantgroei te vergemaklik en uiteindelik die helling te stabiliseer.
Hoe om hierdie artikel aan te haal: Chen, J. et al. Effekte van grondsamestelling en elektrochemie op die korrosie van rotshellingnetwerk langs 'n Chinese spoorlyn. science.Rep. 5, 14939; doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL Dinamiese eienskappe van spoorwegondergrondse hellings onder aardbewing-opwekking. natuurramp. 69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. et al. Analise van tipiese aardbewingskade van snelweë in die Wenchuan-aardbewinggeteisterde gebied van Sichuan-provinsie [J]. Chinese Tydskrif vir Rotsmeganika en -ingenieurswese. 28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Seismiese skade-analise en teenmaatreëls van snelwegbruggies in Wenchuan-aardbewing. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC Die effek van die Chichi-aardbewing op grondverskuiwings wat deur daaropvolgende reënval in sentraal-Taiwan veroorsaak is. Ingenieursgeologie. 86, 87–101 (2006).
Koi, T. et al. Langtermyn-effekte van aardbewing-geïnduseerde grondverskuiwings op sedimentproduksie in 'n berg-opvanggebied: Tanzawa-streek, Japan. geomorphology. 101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. 'n Oorsig van navorsing oor seismiese stabiliteitsanalise van geotegniese hellings. Aardbewing-ingenieurswese en Ingenieursvibrasie. 25, 164–171 (2005).
Yue Ping, Navorsing oor geologiese gevare veroorsaak deur die Wenchuan-aardbewing in Sichuan. Tydskrif vir Ingenieursgeologie 4, 7–12 (2008).
Ali, F. Hellingbeskerming met plantegroei: wortelmeganika van sommige tropiese plante. Internasionale Tydskrif vir Fisiese Wetenskappe. 5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. Topografiese effekte op tropiese lae bergwoude onder verskillende geologiese toestande in Mount Kinabalu, Borneo. Plant Ecology.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. et al. Ideale plantworteleienskappe vir die beskerming van natuurlike en gemanipuleerde hellings teen grondverskuiwings. Plante en Grond, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Effekte van graswortels op bogrondse erodeerbaarheid tydens gekonsentreerde vloei. Geomorphology 76, 54–67 (2006).