Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Limitado ang suporta para sa CSS sa bersyon ng browser na iyong ginagamit. Para sa pinakamahusay na karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o i-off ang compatibility mode sa Internet Explorer). Samantala, upang matiyak ang patuloy na suporta, ipapakita namin ang site nang walang mga estilo at JavaScript.
Kung gagamitin ang Sui-Chongqing railway slope bilang paksa ng pananaliksik, ang soil resistivity, soil electrochemistry (corrosion potential, redox potential, potential gradient at pH), soil anions (total soluble salts, Cl-, SO42- at) at soil Nutrition. (Moisture content, organic matter, total nitrogen, alkali-hydrolyzed nitrogen, available phosphorus, available potassium). Sa iba't ibang slope, ang corrosion grade ay sinusuri ayon sa mga indibidwal na indicator at komprehensibong indicator ng artipisyal na lupa. Kung ikukumpara sa iba pang mga salik, ang tubig ang may pinakamalaking impluwensya sa corrosion ng slope protection net, na sinusundan ng anion content. Ang total soluble salt ay may katamtamang epekto sa corrosion ng slope protection net, at ang stray current ay may katamtamang epekto sa corrosion ng slope protection net. Ang corrosion level ng mga sample ng lupa ay komprehensibong sinuri, at ang corrosion sa itaas na slope ay katamtaman, at ang corrosion sa gitna at ibabang slope ay malakas. Ang organic matter sa lupa ay may makabuluhang kaugnayan sa potential gradient. Ang available nitrogen, available potassium at available phosphorus ay may makabuluhang kaugnayan sa mga anion. Ang distribusyon ng mga sustansya sa lupa ay hindi direktang nauugnay sa uri ng slope.
Kapag nagtatayo ng mga riles ng tren, mga haywey, at mga pasilidad sa konserbasyon ng tubig, ang mga butas sa bundok ay kadalasang hindi maiiwasan. Dahil sa mga bundok sa timog-kanluran, ang pagtatayo ng riles ng Tsina ay nangangailangan ng maraming paghuhukay sa bundok. Sinisira nito ang orihinal na lupa at mga halaman, na lumilikha ng mga nakalantad na mabatong dalisdis. Ang sitwasyong ito ay humahantong sa mga pagguho ng lupa at erosyon ng lupa, kaya nagbabanta sa kaligtasan ng transportasyon ng riles. Ang mga pagguho ng lupa ay masama para sa trapiko sa kalsada, lalo na pagkatapos ng lindol sa Wenchuan noong Mayo 12, 2008. Ang mga pagguho ng lupa ay naging isang malawakang laganap at malubhang sakuna ng lindol1. Sa pagsusuri noong 2008 ng 4,243 kilometro ng mga pangunahing kalsada sa Lalawigan ng Sichuan, mayroong 1,736 na matinding sakuna ng lindol sa mga roadbed at retaining walls, na bumubuo sa 39.76% ng kabuuang haba ng pagsusuri. Ang direktang pagkalugi sa ekonomiya mula sa pinsala sa kalsada ay lumampas sa 58 bilyong yuan 2,3. Ipinapakita ng mga pandaigdigang halimbawa na ang mga geohazard pagkatapos ng lindol ay maaaring tumagal nang hindi bababa sa 10 taon (lindol sa Taiwan) at maging hanggang 40-50 taon (lindol sa Kanto sa Japan)4,5. Ang gradient ang pangunahing salik na nakakaapekto sa panganib ng lindol6,7. Samakatuwid, kinakailangang mapanatili ang slope ng kalsada at palakasin ang katatagan nito. Ang mga halaman ay gumaganap ng isang hindi mapapalitang papel sa proteksyon ng slope at pagpapanumbalik ng ekolohikal na tanawin8. Kung ikukumpara sa mga ordinaryong slope ng lupa, ang mga slope ng bato ay walang akumulasyon ng mga nutrient factor tulad ng organikong bagay, nitrogen, phosphorus, at potassium, at walang kapaligiran sa lupa na kinakailangan para sa paglaki ng mga halaman. Dahil sa mga salik tulad ng malaking slope at pagguho ng ulan, ang lupa ng slope ay madaling mawala. Ang kapaligiran ng slope ay malupit, kulang sa mga kinakailangang kondisyon para sa paglaki ng halaman, at ang lupa sa dalisdis ay kulang sa sumusuportang katatagan.9. Ang pag-spray ng slope gamit ang base material upang matakpan ang lupa upang protektahan ang slope ay isang karaniwang ginagamit na teknolohiya sa pagpapanumbalik ng ekolohiya ng slope sa aking bansa. Ang artipisyal na lupa na ginagamit para sa pag-spray ay binubuo ng dinurog na bato, lupang sakahan, dayami, compound fertilizer, water-retaining agent at adhesive (karaniwang ginagamit na adhesives ay kinabibilangan ng Portland cement, organic glue at asphalt emulsifier) ​​sa isang tiyak na proporsyon. Ang teknikal na proseso ay: unang maglagay ng barbed wire sa bato, pagkatapos ay ikabit ang barbed wire gamit ang mga rivet at anchor bolt, at panghuli ay i-spray ang artipisyal na lupa na naglalaman ng mga buto sa slope gamit ang isang espesyal na sprayer. Ang 14# na hugis-brilyante na metal mesh na ganap na galvanized ang kadalasang ginagamit, na may mesh standard na 5cm × 5cm at diameter na 2mm. Ang metal mesh ay nagbibigay-daan sa soil matrix na bumuo ng isang matibay na monolithic slab sa ibabaw ng bato. Ang metal mesh ay kakalawangin sa lupa, dahil ang lupa mismo ay isang electrolyte, at ang antas ng kaagnasan ay nakasalalay sa mga katangian ng lupa. Ang pagsusuri ng mga salik ng kaagnasan ng lupa ay may malaking kahalagahan para sa pagsusuri ng pagguho ng metal mesh na dulot ng lupa. at pag-aalis ng mga panganib ng landslide.
Pinaniniwalaang may mahalagang papel ang mga ugat ng halaman sa pagpapatatag ng dalisdis at pagkontrol ng erosyon10,11,12,13,14.Upang patatagin ang mga dalisdis laban sa mabababaw na pagguho ng lupa, maaaring gamitin ang mga halaman dahil kayang ayusin ng mga ugat ng halaman ang lupa upang maiwasan ang mga pagguho ng lupa15,16,17.Ang makahoy na halaman, lalo na ang mga puno, ay nakakatulong na maiwasan ang mabababaw na pagguho ng lupa18.Isang matibay na proteksiyon na istruktura na nabuo ng patayo at gilid na sistema ng ugat ng mga halaman na nagsisilbing pampalakas na mga tambak sa lupa.Ang pag-unlad ng mga pattern ng arkitektura ng ugat ay hinihimok ng mga gene, at ang kapaligiran ng lupa ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa mga prosesong ito.Ang kalawang sa mga metal ay nag-iiba-iba sa kapaligiran ng lupa20.Ang antas ng kalawang ng mga metal sa lupa ay maaaring mula sa medyo mabilis na pagkatunaw hanggang sa bale-wala na epekto21.Ang artipisyal na lupa ay ibang-iba sa totoong "lupa".Ang pagbuo ng mga natural na lupa ay resulta ng mga interaksyon sa pagitan ng panlabas na kapaligiran at iba't ibang organismo sa loob ng sampu-sampung milyong taon22,23,24.Bago bumuo ang makahoy na halaman ng isang matatag na sistema ng ugat at ecosystem, kung ang metal mesh na sinamahan ng rock slope at artipisyal na lupa ay ligtas na gagana ay direktang nauugnay sa pag-unlad ng natural na ekonomiya, ang kaligtasan ng buhay at pagpapabuti ng kapaligirang ekolohikal.
Gayunpaman, ang kalawang ng mga metal ay maaaring humantong sa malalaking pagkalugi. Ayon sa isang survey na isinagawa sa Tsina noong unang bahagi ng dekada 1980 sa mga makinarya ng kemikal at iba pang mga industriya, ang mga pagkalugi na dulot ng kalawang ng metal ay umabot sa 4% ng kabuuang halaga ng output. Samakatuwid, napakahalagang pag-aralan ang mekanismo ng kalawang at gumawa ng mga hakbang sa proteksyon para sa konstruksyong pang-ekonomiya. Ang lupa ay isang masalimuot na sistema ng mga gas, likido, solido at mikroorganismo. Ang mga microbial metabolite ay maaaring kalawangin ang mga materyales, at ang mga ligaw na agos ay maaari ring magdulot ng kalawang. Samakatuwid, mahalagang pigilan ang kalawang ng mga metal na nakabaon sa lupa. Sa kasalukuyan, ang pananaliksik sa kalawang ng nakabaong metal ay pangunahing nakatuon sa (1) mga salik na nakakaapekto sa kalawang ng nakabaong metal25; (2) mga pamamaraan ng proteksyon ng metal26,27; (3) mga pamamaraan ng paghatol para sa antas ng kalawang ng metal28; Kaagnasan sa iba't ibang media. Gayunpaman, lahat ng lupa sa pag-aaral ay natural at sumailalim sa sapat na proseso ng pagbuo ng lupa. Gayunpaman, walang ulat sa artipisyal na pagguho ng lupa ng mga dalisdis ng bato ng riles.
Kung ikukumpara sa iba pang mga corrosive media, ang artipisyal na lupa ay may mga katangian ng illiquidity, heterogeneity, seasonality at regionality. Ang metal corrosion sa mga artipisyal na lupa ay sanhi ng mga electrochemical interaction sa pagitan ng mga metal at artipisyal na lupa. Bilang karagdagan sa mga likas na salik, ang rate ng metal corrosion ay nakadepende rin sa nakapalibot na kapaligiran. Iba't ibang salik ang nakakaapekto sa metal corrosion nang paisa-isa o magkasama, tulad ng moisture content, oxygen content, total soluble salt content, anion at metal ion content, pH, at mga mikrobyo sa lupa.
Sa loob ng 30 taon ng pagsasagawa, ang tanong kung paano permanenteng mapangalagaan ang mga artipisyal na lupa sa mabatong dalisdis ay naging isang problema33. Ang mga palumpong o puno ay hindi maaaring tumubo sa ilang mga dalisdis pagkatapos ng 10 taon ng manu-manong pangangalaga dahil sa erosyon ng lupa. Ang dumi sa ibabaw ng metal mesh ay naanod sa ilang mga lugar. Dahil sa kalawang, ang ilang metal mesh ay nabasag at nawala ang lahat ng lupa sa itaas at ibaba ng mga ito (Larawan 1). Sa kasalukuyan, ang pananaliksik sa kalawang ng dalisdis ng riles ay pangunahing nakatuon sa kalawang ng grounding grid ng substation ng riles, kalawang ng stray current na nalilikha ng light rail, at kalawang ng mga tulay ng riles34,35, mga riles at iba pang kagamitan sa sasakyan36. Walang mga ulat ng kalawang ng metal mesh na pangprotekta sa dalisdis ng riles. Pinag-aaralan ng papel na ito ang mga pisikal, kemikal at electrochemical na katangian ng mga artipisyal na lupa sa timog-kanlurang dalisdis ng bato ng Suiyu Railway, na naglalayong hulaan ang kalawang ng metal sa pamamagitan ng pagtatasa ng mga katangian ng lupa at magbigay ng teoretikal at praktikal na batayan para sa pagpapanumbalik ng ecosystem ng lupa at artipisyal na pagpapanumbalik. Artipisyal na dalisdis.
Ang lugar ng pagsubok ay matatagpuan sa maburol na lugar ng Sichuan (30°32′N, 105°32′E) malapit sa Suining Railway Station. Ang lugar ay matatagpuan sa gitna ng Sichuan Basin, na may mababang bundok at burol, na may simpleng istrukturang heolohikal at patag na lupain. Ang erosyon, pagputol, at akumulasyon ng tubig ay lumilikha ng mga erosyon at maburol na tanawin. Ang bedrock ay pangunahing limestone, at ang overburden ay pangunahing lilang buhangin at mudstone. Mahina ang integridad, at ang bato ay isang bloke-bloke na istraktura. Ang lugar ng pag-aaral ay may subtropical na mahalumigmig na klima ng monsoon na may mga pana-panahong katangian ng unang bahagi ng tagsibol, mainit na tag-araw, maikling taglagas, at huling bahagi ng taglamig. Sagana ang ulan, sagana ang liwanag at init, mahaba ang panahon ng kawalan ng hamog na nagyelo (285 araw sa karaniwan), banayad ang klima, ang taunang average na temperatura ay 17.4°C, ang average na temperatura ng pinakamainit na buwan (Agosto) ay 27.2°C, at ang pinakamataas na temperatura ay 39.3°C. Ang pinakamalamig na buwan ay Enero (ang average na temperatura ay 6.5°C), ang pinakamababang temperatura ay -3.8°C, at ang taunang average na ulan ay 920 mm, pangunahin sa Hulyo at Agosto. Ang ulan sa tagsibol, tag-araw, taglagas at taglamig ay lubhang nag-iiba. Ang proporsyon ng ulan sa bawat panahon ng taon ay 19-21%, 51-54%, 22-24% at 4-5% ayon sa pagkakabanggit.
Ang lugar ng pananaliksik ay isang dalisdis na may humigit-kumulang 45° sa dalisdis ng Yu-Sui Railway na itinayo noong 2003. Noong Abril 2012, ito ay nakaharap patimog sa loob ng 1 km mula sa Suining Railway Station. Ang natural na dalisdis ay ginamit bilang kontrol. Ang ekolohikal na pagpapanumbalik ng dalisdis ay gumagamit ng dayuhang teknolohiya ng topdressing soil spraying para sa ekolohikal na pagpapanumbalik. Ayon sa taas ng dalisdis sa gilid ng riles, ang dalisdis ay maaaring hatiin sa pataas, gitnang dalisdis at pababa (Larawan 2). Dahil ang kapal ng artipisyal na lupa na pinutol sa dalisdis ay humigit-kumulang 10cm, upang maiwasan ang polusyon ng mga produktong kalawang ng metal mesh ng lupa, gumagamit lamang kami ng pala na hindi kinakalawang na asero upang kunin ang ibabaw ng lupa na 0-8cm. Apat na replika ang itinakda para sa bawat posisyon ng dalisdis, na may 15-20 random sampling points bawat replika. Ang bawat replika ay pinaghalong 15-20 na random na tinutukoy mula sa mga S-shaped line sampling points. Ang sariwang timbang nito ay humigit-kumulang 500 gramo. Ibalik ang mga sample sa laboratoryo sa mga polyethylene ziplock bag para sa pagproseso. Ang lupa ay natural na pinatuyo sa hangin, at ang graba at mga labi ng hayop at halaman ay kinukuha, dinudurog gamit ang agate stick, at sinasala gamit ang 20-mesh, 100-mesh nylon sieve maliban sa mga magaspang na partikulo.
Ang resistivity ng lupa ay sinukat gamit ang VICTOR4106 grounding resistance tester na ginawa ng Shengli Instrument Company; ang resistivity ng lupa ay sinukat sa bukid; Ang halumigmig ng lupa ay sinukat gamit ang paraan ng pagpapatuyo. Ang instrumentong DMP-2 portable digital mv/pH ay nagtatampok ng mataas na input impedance para sa pagsukat ng potensyal ng kaagnasan ng lupa. Ang potensyal na gradient at redox potential ay natukoy gamit ang DMP-2 portable digital mv/pH, ang kabuuang natutunaw na asin sa lupa ay natukoy gamit ang paraan ng pagpapatuyo ng residue, ang nilalaman ng chloride ion sa lupa ay natukoy gamit ang paraan ng AgNO3 titration (paraan ng Mohr), ang nilalaman ng sulfate ng lupa ay natukoy gamit ang paraan ng indirect EDTA Titration, ang paraan ng double indicator titration upang matukoy ang carbonate at bicarbonate ng lupa, ang paraan ng pagpapainit ng potassium dichromate oxidation upang matukoy ang organikong bagay ng lupa, ang paraan ng alkaline solution diffusion upang matukoy ang alkaline hydrolysis nitrogen ng lupa, ang paraan ng H2SO4-HClO4 digestion Mo-Sb colorimetric. Ang kabuuang phosphorus sa lupa at ang magagamit na nilalaman ng phosphorus sa lupa ay natukoy gamit ang paraan ng Olsen (0.05 mol/L NaHCO3 solution bilang extractant), at ang kabuuang nilalaman ng potassium sa lupa ay natukoy gamit ang sodium hydroxide fusion-flame photometry.
Ang mga datos na eksperimental ay unang inayos nang sistematiko. Ginamit ang SPSS Statistics 20 upang magsagawa ng mean, standard deviation, one-way ANOVA, at pagsusuri ng human correlation.
Ipinapakita ng Talahanayan 1 ang mga electromechanical na katangian, anion, at sustansya ng mga lupa na may iba't ibang slope. Ang corrosion potential, soil resistivity, at east-west potential gradient ng iba't ibang slope ay pawang makabuluhan (P < 0.05). Ang redox potentials ng downhill, mid-slope, at natural slope ay makabuluhan (P < 0.05). Ang potential gradient na patayo sa rail, ibig sabihin, ang north-south potential gradient, ay upslope>downslope>middle slope. Ang halaga ng pH ng lupa ay nasa order ng downslope>uphill>middle slope>natural slope. Ang total soluble salt, natural slope ay mas mataas nang malaki kaysa sa railway slope (P < 0.05). Ang total soluble salt content ng third-grade railway slope soil ay higit sa 500 mg/kg, at ang total soluble salt ay may katamtamang epekto sa metal corrosion. Ang soil organic matter content ay pinakamataas sa natural slope at pinakamababa sa downhill slope (P < 0.05). Ang total nitrogen content ay pinakamataas sa middle slope at pinakamababa sa uphill slope; Ang magagamit na nilalaman ng nitroheno ay pinakamataas sa pababang dalisdis at gitnang dalisdis, at ang pinakamababa sa natural na dalisdis; ang kabuuang nilalaman ng nitroheno ng pataas at pababang dalisdis ng riles ay mas mababa, ngunit ang magagamit na nilalaman ng nitroheno ay mas mataas. Ipinapahiwatig nito na mabilis ang pataas at pababang rate ng mineralisasyon ng organikong nitroheno. Ang magagamit na nilalaman ng potasa ay kapareho ng magagamit na posporus.
Ang soil resistivity ay isang indeks na nagpapahiwatig ng electrical conductivity at isang pangunahing parameter para sa paghuhusga sa corrosion ng lupa. Ang mga salik na nakakaapekto sa soil resistivity ay kinabibilangan ng moisture content, total soluble salt content, pH, tekstura ng lupa, temperatura, organic matter content, temperatura ng lupa, at higpit. Sa pangkalahatan, ang mga lupang may mababang resistivity ay mas corrosive, at vice versa. Ang paggamit ng resistivity upang husgahan ang soil corrosivity ay isang pamamaraan na karaniwang ginagamit sa iba't ibang bansa. Ipinapakita ng Table 1 ang pamantayan sa pagsusuri ng corrosivity grade para sa bawat index37,38.
Ayon sa mga resulta ng pagsusuri at mga pamantayan sa aking bansa (Talahanayan 1), kung ang katigasan ng lupa ay sinusuri lamang sa pamamagitan ng resistensya ng lupa, ang lupa sa paakyat na dalisdis ay lubos na katigasan; ang lupa sa pababang dalisdis ay katamtamang katigasan; ang katigasan ng lupa sa gitnang dalisdis at natural na dalisdis ay medyo mababa at mahina.
Ang resistivity ng lupa sa paakyat na dalisdis ay mas mababa nang malaki kaysa sa ibang bahagi ng dalisdis, na maaaring sanhi ng erosyon ng ulan. Ang topsoil sa upslope ay dumadaloy patungo sa gitnang dalisdis kasama ng tubig, kaya ang metal slope protection net ay malapit sa topsoil. Ang ilan sa mga metal mesh ay nakalantad at nakabitin pa sa hangin (Larawan 1). Sinukat ang resistivity ng lupa sa lugar; ang pagitan ng mga pile ay 3m; ang lalim ng pag-driving ng pile ay mas mababa sa 15cm. Ang hubad na metal mesh at ang nagbabalat na kalawang ay maaaring makagambala sa mga resulta ng pagsukat. Samakatuwid, hindi maaasahan na suriin ang corrosivity ng lupa sa pamamagitan lamang ng soil resistivity index. Sa komprehensibong pagsusuri ng corrosion, ang soil resistivity ng upslope ay hindi isinasaalang-alang.
Dahil sa mataas na relatibong halumigmig, ang pangmatagalang mahalumigmig na hangin sa lugar ng Sichuan ay nagiging sanhi ng mas malalang kalawang sa metal mesh na nakalantad sa hangin kaysa sa metal mesh na nakabaon sa lupa.39. Ang pagkakalantad ng wire mesh sa hangin ay maaaring magresulta sa mas mahabang buhay ng serbisyo, na maaaring magpahina sa katatagan ng mga lupang paakyat. Ang pagkawala ng lupa ay maaaring magpahirap sa paglaki ng mga halaman, lalo na ang mga makahoy na halaman. Dahil sa kakulangan ng mga makahoy na halaman, mahirap bumuo ng sistema ng ugat paakyat upang patigasin ang lupa. Kasabay nito, ang paglaki ng halaman ay maaari ring mapabuti ang kalidad ng lupa at mapataas ang nilalaman ng humus sa lupa, na hindi lamang makapagpapanatili ng tubig, kundi makapagbibigay din ng magandang kapaligiran para sa paglaki at pagpaparami ng mga hayop at halaman, sa gayon ay nababawasan ang pagkawala ng lupa. Samakatuwid, sa mga unang yugto ng konstruksyon, mas maraming makahoy na buto ang dapat itanim sa paakyat na dalisdis, at ang ahente na nagpapanatili ng tubig ay dapat na patuloy na idagdag at takpan ng pelikula para sa proteksyon, upang mabawasan ang pagguho ng lupa sa paakyat na dalisdis ng tubig-ulan.
Ang potensyal ng kalawang ay isang mahalagang salik na nakakaapekto sa kalawang ng lambat ng proteksyon ng dalisdis sa tatlong-antas na dalisdis, at may pinakamalaking epekto sa paakyat na dalisdis (Talahanayan 2). Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang potensyal ng kalawang ay hindi gaanong nagbabago sa isang partikular na kapaligiran. Ang isang kapansin-pansing pagbabago ay maaaring sanhi ng mga ligaw na alon. Ang mga ligaw na alon ay tumutukoy sa mga alon 40, 41, 42 na tumatagas sa kalsada at medium ng lupa kapag ang mga sasakyan ay gumagamit ng sistema ng pampublikong transportasyon. Sa pag-unlad ng sistema ng transportasyon, ang sistema ng transportasyon ng riles ng ating bansa ay nakamit ang malawakang elektripikasyon, at ang kalawang ng mga nakabaong metal na dulot ng pagtagas ng direktang kasalukuyang mula sa mga de-kuryenteng riles ay hindi maaaring balewalain. Sa kasalukuyan, ang soil potential gradient ay maaaring gamitin upang matukoy kung ang lupa ay naglalaman ng mga kaguluhan ng ligaw na kasalukuyang. Kapag ang potensyal na gradient ng ibabaw na lupa ay mas mababa sa 0.5 mv/m, ang ligaw na kasalukuyang ay mababa; kapag ang potensyal na gradient ay nasa hanay na 0.5 mv/m hanggang 5.0 mv/m, ang ligaw na kasalukuyang ay katamtaman; Kapag ang potential gradient ay mas malaki sa 5.0 mv/m, mataas ang antas ng stray current. Ang floating range ng potential gradient (EW) ng mid-slope, up-slope, at down-slope ay ipinapakita sa Figure 3. Kung pag-uusapan ang floating range, may mga katamtamang stray current sa direksyong silangan-kanluran at hilaga-timog ng mid-slope. Samakatuwid, ang stray current ay isang mahalagang salik na nakakaapekto sa kalawang ng mga metal mesh sa mid-slope at down-slope, lalo na sa mid-slope.
Sa pangkalahatan, ang soil redox potential (Eh) na higit sa 400 mV ay nagpapahiwatig ng kakayahang mag-oxidize, ang higit sa 0-200 mV ay katamtamang kakayahang magbawas, at ang mas mababa sa 0 mV ay malaki ang kakayahang magbawas. Kung mas mababa ang soil redox potential, mas malaki ang kakayahan ng mga mikroorganismo sa lupa na magkaroon ng kalawang sa mga metal.44. Posibleng mahulaan ang trend ng soil microbial corrosion mula sa redox potential. Natuklasan ng pag-aaral na ang soil redox potential ng tatlong slope ay higit sa 500 mv, at ang antas ng kalawang ay napakaliit. Ipinapakita nito na ang kondisyon ng bentilasyon ng lupa sa slope ay mabuti, na hindi nakakatulong sa kalawang ng mga anaerobic microorganism sa lupa.
Natuklasan ng mga nakaraang pag-aaral na ang epekto ng pH ng lupa sa erosyon ng lupa ay halata. Sa pagbabago-bago ng halaga ng pH, ang antas ng kalawang ng mga materyales na metal ay lubos na naaapektuhan. Ang pH ng lupa ay malapit na nauugnay sa lugar at sa mga mikroorganismo sa lupa45,46,47. Sa pangkalahatan, ang epekto ng pH ng lupa sa kalawang ng mga materyales na metal sa bahagyang alkalina na lupa ay hindi halata. Ang mga lupa sa tatlong dalisdis ng riles ay pawang alkalina, kaya mahina ang epekto ng pH sa kalawang ng metal mesh.
Gaya ng makikita sa Talahanayan 3, ipinapakita ng pagsusuri ng korelasyon na ang potensyal na redox at ang posisyon ng slope ay may makabuluhang positibong ugnayan (R2 = 0.858), ang potensyal na corrosion at ang potensyal na gradient (SN) ay may makabuluhang positibong ugnayan (R2 = 0.755), at ang potensyal na redox at ang potensyal na gradient (SN) ay may makabuluhang positibong ugnayan (R2 = 0.755). Mayroong makabuluhang negatibong ugnayan sa pagitan ng potensyal at pH (R2 = -0.724). Ang posisyon ng slope ay may makabuluhang positibong ugnayan sa redox potential. Ipinapakita nito na may mga pagkakaiba sa microenvironment ng iba't ibang posisyon ng slope, at ang mga mikroorganismo sa lupa ay malapit na nauugnay sa redox potential48, 49, 50. Ang redox potential ay may makabuluhang negatibong ugnayan sa pH51,52. Ipinapahiwatig ng ugnayang ito na ang mga halaga ng pH at Eh ay hindi palaging nagbabago nang sabay-sabay sa proseso ng redox sa lupa, ngunit may negatibong linear na relasyon. Ang potensyal ng corrosion ng metal ay maaaring kumatawan sa relatibong kakayahang makakuha at mawalan ng mga electron. Bagama't ang potensyal ng corrosion ay may makabuluhang positibong ugnayan sa potential gradient (SN), ang potential gradient ay maaaring sanhi ng madaling pagkawala ng mga electron ng metal.
Ang kabuuang nilalaman ng natutunaw na asin sa lupa ay may malapit na kaugnayan sa kalawang ng lupa. Sa pangkalahatan, mas mataas ang kaasinan ng lupa, mas mababa ang resistivity ng lupa, kaya pinapataas ang resistensya ng lupa. Sa mga electrolyte ng lupa, hindi lamang ang mga anion at iba't ibang saklaw, kundi pati na rin ang mga impluwensya ng kalawang ay pangunahing carbonates, chlorides at sulfates. Bilang karagdagan, ang kabuuang nilalaman ng natutunaw na asin sa lupa ay hindi direktang nakakaapekto sa kalawang sa pamamagitan ng impluwensya ng iba pang mga salik, tulad ng epekto ng potensyal ng electrode sa mga metal at solubility ng oxygen ng lupa53.
Karamihan sa mga natutunaw na salt-dissociated ions sa lupa ay hindi direktang nakikilahok sa mga electrochemical reaction, ngunit nakakaapekto sa metal corrosion sa pamamagitan ng soil resistivity. Kung mas mataas ang salinity ng lupa, mas malakas ang conductivity ng lupa at mas malakas ang erosion ng lupa. Ang salinity content ng lupa sa natural na mga slope ay mas mataas nang malaki kaysa sa mga slope ng riles, na maaaring dahil sa katotohanan na ang mga natural na slope ay mayaman sa mga halaman, na nakakatulong sa konserbasyon ng lupa at tubig. Ang isa pang dahilan ay maaaring ang natural na slope ay nakaranas ng mature soil formation (soil parent material na nabuo sa pamamagitan ng rock weathering), ngunit ang soil ng railway slope ay binubuo ng mga dinurog na bato bilang matrix ng "artipisyal na lupa", at hindi sumailalim sa sapat na proseso ng pagbuo ng lupa. Hindi inilalabas ang mga mineral. Bilang karagdagan, ang mga salt ions sa malalim na lupa ng mga natural na slope ay tumaas sa pamamagitan ng capillary action sa panahon ng surface evaporation at naipon sa surface soil, na nagresulta sa pagtaas ng content ng salt ions sa surface soil. Ang kapal ng lupa ng railway slope ay mas mababa sa 20 cm, na nagreresulta sa kawalan ng kakayahan ng topsoil na madagdagan ang asin mula sa malalim na lupa.
Ang mga positibong ion (tulad ng K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, atbp.) ay may kaunting epekto sa kalawang ng lupa, habang ang mga anion ay may mahalagang papel sa prosesong elektrokemikal ng kalawang at may malaking epekto sa kalawang ng metal. Ang Cl− ay maaaring mapabilis ang kalawang ng anode at ito ang pinaka-kinakaing anion; mas mataas ang nilalaman ng Cl−, mas malakas ang kalawang ng lupa. Ang SO42− ay hindi lamang nagtataguyod ng kalawang ng bakal, kundi nagdudulot din ng kalawang sa ilang materyales na kongkreto54. Kinakaing din ang bakal. Sa isang serye ng mga eksperimento sa acid soil, ang rate ng kalawang ay natagpuang proporsyonal sa kaasiman ng lupa55. Ang chloride at sulfate ang mga pangunahing bahagi ng soluble salts, na maaaring direktang mapabilis ang cavitation ng mga metal. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang pagbaba ng timbang ng kalawang ng carbon steel sa mga alkaline na lupa ay halos proporsyonal sa pagdaragdag ng chloride at sulfate ions56,57. Natuklasan nina Lee et al. na ang SO42- ay maaaring makahadlang sa kalawang, ngunit nagtataguyod ng pag-unlad ng mga corrosion pit na nabuo na58.
Ayon sa pamantayan sa pagsusuri ng corrosionness ng lupa at mga resulta ng pagsubok, ang nilalaman ng chloride ion sa bawat sample ng lupa ng slope ay higit sa 100 mg/kg, na nagpapahiwatig ng malakas na corrosionness ng lupa. Ang nilalaman ng sulfate ion sa parehong pataas at pababa na mga slope ay higit sa 200 mg/kg at mas mababa sa 500 mg/kg, at ang lupa ay katamtamang kinakalawang. Ang nilalaman ng sulfate ion sa gitnang slope ay mas mababa sa 200mg/kg, at mahina ang kaagnasan ng lupa. Kapag ang medium ng lupa ay naglalaman ng mataas na konsentrasyon, ito ay lalahok sa reaksyon at magbubunga ng corrosion scale sa ibabaw ng metal electrode, sa gayon ay pinapabagal ang reaksyon ng corrosion. Habang tumataas ang konsentrasyon, ang scale ay maaaring biglang mabasag, sa gayon ay lubos na mapabilis ang corrosion rate; habang patuloy na tumataas ang konsentrasyon, ang corrosion scale ay tumatakip sa ibabaw ng metal electrode, at ang corrosion rate ay nagpapakita muli ng pagbagal na trend. Natuklasan ng pag-aaral na ang dami sa lupa ay mas mababa at samakatuwid ay may kaunting epekto sa corrosion.
Ayon sa Talahanayan 4, ang ugnayan sa pagitan ng mga anion ng slope at lupa ay nagpakita na mayroong isang makabuluhang positibong ugnayan sa pagitan ng mga ion ng slope at chloride (R2=0.836), at isang makabuluhang positibong ugnayan sa pagitan ng slope at kabuuang soluble salts (R2=0.742).
Ipinahihiwatig nito na ang surface runoff at soil erosion ay maaaring responsable para sa mga pagbabago sa total soluble salts sa lupa. Mayroong isang makabuluhang positibong ugnayan sa pagitan ng total soluble salts at chloride ions, na maaaring dahil ang total soluble salts ay ang pool ng chloride ions, at ang nilalaman ng total soluble salts ang tumutukoy sa nilalaman ng chloride ions sa mga solusyon sa lupa. Samakatuwid, malalaman natin na ang pagkakaiba sa slope ay maaaring magdulot ng matinding kalawang sa bahagi ng metal mesh.
Ang organikong bagay, kabuuang nitroheno, magagamit na nitroheno, magagamit na posporus at magagamit na potasa ang mga pangunahing sustansya ng lupa, na nakakaapekto sa kalidad ng lupa at sa pagsipsip ng mga sustansya ng sistema ng ugat. Ang mga sustansya sa lupa ay isang mahalagang salik na nakakaapekto sa mga mikroorganismo sa lupa, kaya mahalagang pag-aralan kung mayroong ugnayan sa pagitan ng mga sustansya sa lupa at kalawang ng metal. Ang Suiyu Railway ay natapos noong 2003, na nangangahulugang ang artipisyal na lupa ay nakaranas lamang ng 9 na taon ng akumulasyon ng organikong bagay. Dahil sa kakaibang katangian ng artipisyal na lupa, kinakailangang magkaroon ng mahusay na pag-unawa sa mga sustansya sa artipisyal na lupa.
Ipinapakita ng pananaliksik na ang nilalaman ng organikong bagay ay pinakamataas sa natural na lupa sa dalisdis pagkatapos ng buong proseso ng pagbuo ng lupa. Ang nilalaman ng organikong bagay sa mababang dalisdis ang pinakamababa. Dahil sa impluwensya ng weathering at surface runoff, ang mga sustansya sa lupa ay maiipon sa mid-slope at down-slope, na bumubuo ng isang makapal na patong ng humus. Gayunpaman, dahil sa maliliit na partikulo at mahinang katatagan ng low-slope na lupa, ang organikong bagay ay madaling mabulok ng mga mikroorganismo. Natuklasan ng survey na ang sakop at pagkakaiba-iba ng mga halaman sa mid-slope at down-slope ay mataas, ngunit ang homogeneity ay mababa, na maaaring humantong sa hindi pantay na pamamahagi ng mga sustansya sa ibabaw. Ang isang makapal na patong ng humus ay nagpapanatili ng tubig at ang mga organismo sa lupa ay aktibo. Ang lahat ng ito ay nagpapabilis sa pagkabulok ng organikong bagay sa lupa.
Ang alkali-hydrolyzed nitrogen content ng mga riles ng tren sa pataas, gitnang slope, at pababa ay mas mataas kaysa sa natural na slope, na nagpapahiwatig na ang organic nitrogen mineralization rate ng slope ng tren ay mas mataas nang malaki kaysa sa natural na slope. Kung mas maliit ang mga particle, mas hindi matatag ang istruktura ng lupa, mas madali para sa mga mikroorganismo na mabulok ang organikong bagay sa mga aggregate, at mas malaki ang pool ng mineralized organic nitrogen60,61. Alinsunod sa mga resulta ng pag-aaral na 62, ang nilalaman ng maliliit na particle aggregate sa lupa ng mga slope ng tren ay mas mataas nang malaki kaysa sa mga natural na slope. Samakatuwid, dapat gawin ang mga naaangkop na hakbang upang mapataas ang nilalaman ng pataba, organikong bagay, at nitrogen sa lupa ng slope ng tren, at upang mapabuti ang napapanatiling paggamit ng lupa. Ang pag-aaksaya ng magagamit na phosphorus at magagamit na potassium na dulot ng surface runoff ay umabot sa 77.27% hanggang 99.79% ng kabuuang pagkawala ng slope ng tren. Ang surface runoff ay maaaring ang pangunahing dahilan ng pagkawala ng magagamit na sustansya sa mga lupa ng slope63,64,65.
Gaya ng ipinapakita sa Talahanayan 4, mayroong isang makabuluhang positibong ugnayan sa pagitan ng posisyon ng slope at magagamit na phosphorus (R2=0.948), at ang ugnayan sa pagitan ng posisyon ng slope at magagamit na potassium ay pareho (R2=0.898). Ipinapakita nito na ang posisyon ng slope ay nakakaapekto sa nilalaman ng magagamit na phosphorus at magagamit na potassium sa lupa.
Ang gradient ay isang mahalagang salik na nakakaapekto sa nilalaman ng organikong bagay sa lupa at pagpapayaman ng nitroheno66, at mas maliit ang gradient, mas malaki ang rate ng pagpapayaman. Para sa pagpapayaman ng sustansya sa lupa, humina ang pagkawala ng sustansya, at ang epekto ng posisyon ng slope sa nilalaman ng organikong bagay sa lupa at kabuuang pagpapayaman ng nitroheno ay hindi halata. Ang iba't ibang uri at bilang ng mga halaman sa iba't ibang slope ay may iba't ibang organikong asido na inilalabas ng mga ugat ng halaman. Ang mga organikong asido ay kapaki-pakinabang sa pag-aayos ng magagamit na phosphorus at magagamit na potassium sa lupa. Samakatuwid, mayroong isang makabuluhang ugnayan sa pagitan ng posisyon ng slope at magagamit na phosphorus, at posisyon ng slope at magagamit na potassium.
Upang linawin ang ugnayan sa pagitan ng mga sustansya sa lupa at kalawang ng lupa, kinakailangang suriin ang ugnayan. Gaya ng ipinapakita sa Talahanayan 5, ang potensyal na redox ay may makabuluhang negatibong ugnayan sa magagamit na nitroheno (R2 = -0.845) at makabuluhang positibong ugnayan sa magagamit na posporus (R2 = 0.842) at magagamit na potasyum (R2 = 0.980). Ang potensyal na redox ay sumasalamin sa kalidad ng redox, na karaniwang apektado ng ilang pisikal at kemikal na katangian ng lupa, at pagkatapos ay nakakaapekto sa isang serye ng mga katangian ng lupa. Samakatuwid, ito ay isang mahalagang salik sa pagtukoy ng direksyon ng pagbabago ng sustansya sa lupa67. Ang iba't ibang katangian ng redox ay maaaring magresulta sa iba't ibang estado at pagkakaroon ng mga salik sa nutrisyon. Samakatuwid, ang potensyal na redox ay may makabuluhang ugnayan sa magagamit na nitroheno, magagamit na posporus at magagamit na potasyum.
Bukod sa mga katangian ng metal, ang potensyal ng kalawang ay nauugnay din sa mga katangian ng lupa. Ang potensyal ng kalawang ay may makabuluhang negatibong kaugnayan sa organikong bagay, na nagpapahiwatig na ang organikong bagay ay may makabuluhang epekto sa potensyal ng kalawang. Bukod pa rito, ang organikong bagay ay may makabuluhang negatibong kaugnayan din sa potential gradient (SN) (R2=-0.713) at sulfate ion (R2=-0.671), na nagpapahiwatig na ang nilalaman ng organikong bagay ay nakakaapekto rin sa potential gradient (SN) at sulfate ion. Mayroong makabuluhang negatibong ugnayan sa pagitan ng pH ng lupa at magagamit na potassium (R2 = -0.728).
Ang magagamit na nitrogen ay may makabuluhang negatibong kaugnayan sa kabuuang natutunaw na asin at mga ion ng chloride, at ang magagamit na phosphorus at magagamit na potassium ay may makabuluhang positibong kaugnayan sa kabuuang natutunaw na asin at mga ion ng chloride. Ipinapahiwatig nito na ang magagamit na nilalaman ng sustansya ay may makabuluhang epekto sa dami ng kabuuang natutunaw na asin at mga ion ng chloride sa lupa, at ang mga anion sa lupa ay hindi nakakatulong sa akumulasyon at suplay ng mga magagamit na sustansya. Ang kabuuang nitrogen ay may makabuluhang negatibong kaugnayan sa ion ng sulfate, at may makabuluhang positibong kaugnayan sa bicarbonate, na nagpapahiwatig na ang kabuuang nitrogen ay may epekto sa nilalaman ng sulfate at bicarbonate. Ang mga halaman ay may kaunting pangangailangan para sa mga ion ng sulfate at mga ion ng bicarbonate, kaya karamihan sa mga ito ay libre sa lupa o hinihigop ng mga colloid ng lupa. Ang mga ion ng bicarbonate ay pinapaboran ang akumulasyon ng nitrogen sa lupa, at ang mga ion ng sulfate ay binabawasan ang pagkakaroon ng nitrogen sa lupa. Samakatuwid, ang naaangkop na pagtaas ng nilalaman ng magagamit na nitrogen at humus sa lupa ay kapaki-pakinabang upang mabawasan ang kalawang ng lupa.
Ang lupa ay isang sistema na may masalimuot na komposisyon at mga katangian. Ang katiwalian ng lupa ay resulta ng sinergistikong aksyon ng maraming salik. Samakatuwid, isang komprehensibong paraan ng pagsusuri ang karaniwang ginagamit upang suriin ang katiwalian ng lupa. Sa pagtukoy sa "Code for Geotechnical Engineering Investigation" (GB50021-94) at mga pamamaraan ng pagsubok ng China Soil Corrosion Test Network, ang antas ng katiwalian ng lupa ay maaaring komprehensibong masuri ayon sa mga sumusunod na pamantayan: (1) Ang pagsusuri ay mahinang katiwalian, kung mahinang katiwalian lamang, walang katamtamang katiwalian o malakas na katiwalian; (2) kung walang malakas na katiwalian, ito ay sinusuri bilang katamtamang katiwalian; (3) kung mayroong isa o dalawang lugar ng malakas na katiwalian, ito ay sinusuri bilang malakas na katiwalian; (4) kung mayroong 3 o higit pang mga lugar ng malakas na katiwalian, ito ay sinusuri bilang malakas na katiwalian para sa matinding katiwalian.
Ayon sa resistivity ng lupa, redox potential, nilalaman ng tubig, nilalaman ng asin, halaga ng pH, at nilalaman ng Cl- at SO42-, ang mga grado ng kalawang ng mga sample ng lupa sa iba't ibang dalisdis ay komprehensibong sinuri. Ipinapakita ng mga resulta ng pananaliksik na ang mga lupa sa lahat ng dalisdis ay lubos na kinakaingay.
Ang potensyal ng kaagnasan ay isang mahalagang salik na nakakaapekto sa kaagnasan ng lambat na pangprotekta sa dalisdis. Ang mga potensyal ng kaagnasan ng tatlong dalisdis ay pawang mas mababa sa -200 mv, na may pinakamalaking epekto sa kaagnasan ng pataas na metal mesh. Ang potensyal na gradient ay maaaring gamitin upang husgahan ang magnitude ng stray current sa lupa. Ang stray current ay isang mahalagang salik na nakakaapekto sa kaagnasan ng metal mesh sa mga gitnang dalisdis at pataas na dalisdis, lalo na sa mga gitnang dalisdis. Ang kabuuang nilalaman ng soluble salt sa mga lupa ng itaas, gitna at ibabang dalisdis ay pawang higit sa 500 mg/kg, at ang epekto ng kaagnasan sa lambat na pangprotekta sa dalisdis ay katamtaman. Ang nilalaman ng tubig sa lupa ay isang mahalagang salik na nakakaapekto sa kaagnasan ng mga metal mesh sa gitnang dalisdis at pababa ng dalisdis, at may mas malaking epekto sa kaagnasan ng mga lambat na pangprotekta sa dalisdis. Ang mga sustansya ay pinakasagana sa lupang nasa gitnang dalisdis, na nagpapahiwatig na mayroong madalas na aktibidad ng mga mikrobyo at mabilis na paglaki ng halaman.
Ipinapakita ng pananaliksik na ang potensyal ng corrosion, potential gradient, kabuuang soluble salt content at water content ang mga pangunahing salik na nakakaapekto sa corrosion ng lupa sa tatlong dalisdis, at ang corrosion ng lupa ay sinusuri bilang malakas. Ang corrosion ng slope protection network ay ang pinakamalubha sa gitnang dalisdis, na nagbibigay ng sanggunian para sa disenyo ng anti-corrosion ng railway slope protection network. Ang angkop na pagdaragdag ng magagamit na nitrogen at organikong pataba ay kapaki-pakinabang upang mabawasan ang corrosion ng lupa, mapadali ang paglaki ng halaman, at sa huli ay patatagin ang dalisdis.
Paano banggitin ang artikulong ito: Chen, J. et al. Mga epekto ng komposisyon ng lupa at elektrokimika sa kalawang ng network ng dalisdis ng bato sa isang linya ng riles ng Tsina.science.Rep. 5, 14939; doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL Mga dinamikong katangian ng mga dalisdis ng subgrade ng riles sa ilalim ng lupa sa ilalim ng lindol. natural na kalamidad.69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. et al. Pagsusuri ng karaniwang pinsala ng lindol sa mga haywey sa lugar na tinamaan ng lindol sa Wenchuan sa Lalawigan ng Sichuan[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Pagsusuri ng pinsalang lindol at mga panlaban sa mga tulay sa haywey sa lindol sa Wenchuan. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY at Liu, CC Ang epekto ng lindol sa Chichi sa mga pagguho ng lupa na dulot ng kasunod na pag-ulan sa gitnang Taiwan. Engineering Geology.86, 87–101 (2006).
Koi, T. et al. Mga pangmatagalang epekto ng mga pagguho ng lupa na dulot ng lindol sa produksyon ng sediment sa isang watershed sa bundok: Rehiyon ng Tanzawa, Japan.geomorphology.101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. Isang pagsusuri sa pananaliksik sa pagsusuri ng katatagan ng lindol ng mga geotechnical slope. Inhinyeriya ng Lindol at Panginginig ng Inhinyeriya.25, 164–171 (2005).
Yue Ping, Pananaliksik sa mga panganib sa heolohiya na dulot ng lindol sa Wenchuan sa Sichuan. Journal of Engineering Geology 4, 7–12 (2008).
Ali, F. Proteksyon sa dalisdis gamit ang mga halaman: mekanismo ng ugat ng ilang tropikal na halaman. International Journal of Physical Sciences.5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI at Kitayama, K. Mga epektong topograpiko sa mga tropikal na kagubatan sa mababang bahagi ng bundok sa ilalim ng iba't ibang kondisyong heolohikal sa Bundok Kinabalu, Borneo. Plant Ecology.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. et al. Mga mainam na katangian ng ugat ng halaman para sa pagprotekta sa natural at inhinyero na mga dalisdis mula sa mga pagguho ng lupa. Plants and Soils, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Mga epekto ng mga ugat ng damo sa pagkawasak ng ibabaw na lupa habang may purong daloy. Geomorphology 76, 54–67 (2006).