(57)【要約】【課題】環境負荷が小さく、目標とする改質範囲まで均質且つ十分に地盤を改質することができる、地盤の止水性向上方法を提供する。【解決手段】井戸３を用いる地盤５の止水性向上方法であって、井戸３から、水中で硫酸イオンを生じる化学種（強酸を除く。）を地盤５内に拡散させる第１の拡散工程と、井戸３から、嫌気バイオ剤を地盤５内に拡散させる第２の拡散工程とを行う。化学種は地盤５内における濃度が地盤５の乾燥重量に対する硫黄分として０．００１〜１重量％となる量を使用する。嫌気バイオ剤は、井戸３が設けられた地盤５に生息する微生物を活性化させるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
井戸を用いる地盤の止水性向上方法であって、
前記井戸から、水中で硫酸イオンを生じる化学種（強酸を除く。）を前記地盤内に拡散させる第１の拡散工程と、
前記井戸から、嫌気バイオ剤を前記地盤内に拡散させる第２の拡散工程と、を有し、
前記化学種は、前記地盤内における濃度が、前記地盤の乾燥重量に対する硫黄分として０．００１〜１重量％となる量を使用し、
前記嫌気バイオ剤は、前記井戸が設けられた地盤に生息する微生物を活性化させるものである、地盤の止水性向上方法。
【請求項２】
止水対象の地盤に配置され、内部を深さ方向に上部領域と下部領域とに区分するように遮水材が設けられた井戸を複数用いる、地盤の止水性向上方法であって、
複数の前記井戸のうちの一の井戸では、当該井戸における前記上部領域内の地下水を前記下部領域内へ送水し、複数の前記井戸のうちの前記一の井戸に隣接する他の井戸では、当該井戸における前記下部領域内の地下水を前記上部領域内へ送水し、
前記第１の拡散工程において、前記化学種を少なくとも一方の前記井戸内の地下水に添加し、
前記第２の拡散工程において、前記嫌気バイオ剤を少なくとも一方の前記井戸内の地下水に添加する、請求項１記載の地盤の止水性向上方法。
【請求項３】
止水対象の地盤に配置された注水井戸及び揚水井戸を用いる、地盤の止水性向上方法であって、
前記第１の拡散工程において、前記揚水井戸から揚水した地下水に前記化学種を添加するとともに当該地下水を前記注水井戸から注入し、
前記第２の拡散工程において、前記揚水井戸から揚水した地下水に前記嫌気バイオ剤を添加するとともに当該地下水を前記注水井戸から注入する、請求項１記載の地盤の止水性向上方法。
【請求項４】
第２の拡散工程を、前記第１の拡散工程の後に行う、請求項１〜３のいずれか一項記載の地盤の止水性向上方法。
【請求項５】
前記地盤内の地下水の硫酸イオン濃度及び全有機炭素濃度、並びに、前記井戸内の水位の少なくとも一種を測定する測定工程を有し、
前記測定工程の結果に基づいて、前記化学種及び前記嫌気バイオ剤の使用量を調整する、又は、前記第１の拡散工程又は前記第２の拡散工程を終了する時機を判断する、請求項１〜４のいずれか一項記載の地盤の止水性向上方法。
【請求項６】
前記地盤内の地下水の硫酸イオン濃度が所定の値に達したときに前記第１の拡散工程を終了する、請求項５記載の地盤の止水性向上方法。
【請求項７】
前記地盤内の地下水の硫酸イオン濃度が所定の値にまで低下したときに前記第２の拡散工程を終了する、請求項５又は６記載の地盤の止水性向上方法。
【請求項８】
前記第２の拡散工程において、前記硫酸イオン濃度が所定の値に低下する前に前記全有機炭素濃度が所定の値以下に低下した場合に、前記嫌気バイオ剤を追加添加する、請求項５〜７のいずれか一項記載の地盤の止水性向上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の止水性向上方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤の止水性を向上させるために、薬液を地盤に注入することが行われている。薬液としての注入材料が地盤の間隙に存在する水を追い出すとともに固化することで地盤の透水性を低下させる（すなわち止水性を向上させる）方法として、例えば、水ガラスを主材としこれに硬化剤や助剤を加えるものが知られている。また、地盤内で鉄イオンと酸化剤を混合して反応させることで地盤内に難溶性の析出物を発生させて透水性を低下させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６００８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの方法で用いる薬液は酸性度やアルカリ性度が高い物質や酸化剤を含むことから環境負荷が大きい。また、薬液の化学反応が速いことから地盤への注入箇所付近で集中的に固化しやすく、改質目標とする範囲まで十分に薬液が浸透しなかったり、均質な改質が困難になったりする場合がある。
【０００５】
そこで本発明は、環境負荷が小さく、目標とする改質範囲まで均質且つ十分に地盤を改質することができる、地盤の止水性向上方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、井戸を用いる地盤の止水性向上方法であって、井戸から、水中で硫酸イオンを生じる化学種（強酸を除く。）を地盤内に拡散させる第１の拡散工程と、井戸から、嫌気バイオ剤を地盤内に拡散させる第２の拡散工程と、を有し、化学種は、地盤内における濃度が、地盤の乾燥重量に対する硫黄分として０．００１〜１重量％となる量を使用し、嫌気バイオ剤は、井戸が設けられた地盤に生息する微生物を活性化させるものである、地盤の止水性向上方法を提供する。
【０００７】
この止水性向上方法では、地盤に生息する微生物が嫌気バイオ剤で活性化され、その働きによって硫酸イオンが硫化水素イオン（更には硫化物イオン）に還元され、これが地盤中に存在する鉄イオンと反応して硫化物が生成し沈殿する。これによって地盤が緻密化され、当該地盤の止水性が向上する。ここで用いる化学種や嫌気バイオ剤は環境負荷が小さいものである。また、当該微生物が介在する還元反応は、化合物のみが関与する反応に比べて反応速度が緩やかであるので、地盤への注入箇所付近で集中的に反応が起こる虞が小さく、化学種や嫌気バイオ剤が地盤内の広い範囲に拡散しやすい。このため、目標とする改質範囲まで均質且つ十分に地盤を改質することができる。
【０００８】
この止水性向上方法は、止水対象の地盤に配置され、内部を深さ方向に上部領域と下部領域とに区分するように遮水材が設けられた井戸を複数用い、複数の井戸のうちの一の井戸では、当該井戸における上部領域内の地下水を下部領域内へ送水し、複数の井戸のうちの一の井戸に隣接する他の井戸では、当該井戸における下部領域内の地下水を上部領域内へ送水し、第１の拡散工程において、化学種を少なくとも一方の井戸内の地下水に添加し、第２の拡散工程において、嫌気バイオ剤を少なくとも一方の井戸内の地下水に添加する態様としてもよい。この方法では、井戸内における上部領域と下部領域との間の地下水の移動方向が隣接する井戸間で逆方向となるため、隣接する井戸間の帯水層において、井戸間を渡すように水平方向の地下水の流れが生じ得る。そして、この水平方向の流れが隣接する井戸の上部領域間と下部領域間との双方で生じることにより、井戸間の地下水の循環流が形成される。これによれば、井戸内の地下水に添加した化学種や嫌気バイオ剤が地盤内に効率的に拡散することができる。
【０００９】
また、この止水性向上方法は、止水対象の地盤に配置された注水井戸及び揚水井戸を用い、第１の拡散工程において、揚水井戸から揚水した地下水に化学種を添加するとともに当該地下水を注水井戸から注入し、第２の拡散工程において、揚水井戸から揚水した地下水に嫌気バイオ剤を添加するとともに当該地下水を注水井戸から注入する態様としてもよい。この方法では、地盤内において注水井戸側から揚水井戸側へ向かう地下水の流れが促進され、地上での地下水の移送と併せて地下水の循環が生じることとなるので、化学種や嫌気バイオ剤が地盤の広い範囲に拡散しやすい。また、一旦揚水した地下水に化学種及び嫌気バイオ剤を添加するので、地下水を注水井戸から地盤に戻す前に、化学種及び嫌気バイオ剤を地下水に確実かつ均一に混合することができる。
【００１０】
上記の止水性向上方法においては、第２の拡散工程を第１の拡散工程の後に行うことが好ましい。仮に、先に第２の拡散工程を先にして嫌気バイオ剤を先に地盤内に拡散させたとすると、嫌気バイオ剤によって地盤内の微生物が活性化したところへ硫酸イオンが浸入してくることになり、井戸の周辺領域が特に集中して反応が起こる虞が考えられる。これに対し、先に第１の拡散工程を先にすると、微生物による化学反応が緩やかな状況で硫酸イオンが地盤内に浸入できるので、地盤改質の均質性が向上する。
【００１１】
上記の止水性向上方法においては、地盤内の地下水の硫酸イオン濃度及び全有機炭素濃度、並びに、井戸内の水位の少なくとも一種を測定する測定工程を有し、測定工程の結果に基づいて、化学種嫌気バイオ剤の使用量を調整する、又は、第１の拡散工程又は第２の拡散工程を終了する時機を判断することが好ましい。これによれば、対象地盤内の硫酸イオン及び嫌気バイオ剤の過不足や止水性の向上度合いを知ることができ、最終的には工事の終期を判断することができる。
【００１２】
その一態様として、地盤内の地下水の硫酸イオン濃度が所定の値に達したときに第１の拡散工程を終了することが挙げられる。地盤内に硫酸イオンが均質に分布することが止水改良の観点から重要であるため、この態様では第１の拡散工程の完了を確認することができて好ましい。
【００１３】
また、その一態様として、地盤内の地下水の硫酸イオン濃度が所定の値にまで低下したときに第２の拡散工程を終了することが挙げられる。この場合、硫酸イオン濃度の低下は硫酸イオンが還元されて止水性向上に寄与したことを意味するので、第２の拡散工程の効果の確実性を確認することができて好ましい。
【００１４】
また、その一態様として、第２の拡散工程において、硫酸イオン濃度が所定の値に低下する前に全有機炭素濃度が所定の値以下に低下した場合に、嫌気バイオ剤を追加添加することが挙げられる。この場合、全有機炭素濃度の低下は硫酸イオンが十分に還元される前に微生物の栄養源が減少したことを意味するので、嫌気バイオ剤の追加添加は、第２の拡散工程の効果を一層高めるために好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、環境負荷が小さく、目標とする改質範囲まで均質且つ十分に地盤を改質することができる、地盤の止水性向上方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態の止水システムを示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の止水システムを示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の止水システムを示す図である。
【図４】改質・目詰まり試験を実施する装置の図である。
【図５】透水試験を実施する装置の図である。
【図６】透水係数の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る止水システム及び止水性向上方法を説明する。
【００１９】
（止水システム）
本実施形態の地盤の止水性向上方法を実施するために、図１に示された止水システム１Ａを用いる。止水システム１Ａは、止水対象とする地盤５内及び地盤５上に設けられており、隣接する複数の井戸３、及び、地上に設置された薬剤注入ポンプ１５を備えている。
【００２０】
井戸３は、帯水層である地盤５を掘削して難透水層１７にまで達するボーリング穴２に対し、スリットや貫通孔を壁面に有するストレーナー４が挿通されてなるものである。止水システム１Ａにおいては、地盤５に存在する地下水は流れていてもよく、流れていなくてもよい。各井戸３の内部において、ストレーナー４の径はボーリング穴２の径よりも小さく、径の差分として生じた空間には砂７が充填されている。
【００２１】
砂７が充填されている空間において、井戸３の深さの約半分の高さ位置には、砂７の代わりに遮水材としてのベントナイト９が充填されている。そして、井戸内におけるベントナイト９が充填された高さ位置には、送水ポンプ１１が設置されている。送水ポンプ１１は、送水方向を上下に制御可能であって、送水ポンプ１１の流量は、例えば１０〜１００Ｌ／分とする。複数が配置された井戸３のうち、一の井戸３ａでは送水方向を上向きとし、他の井戸３ｂでは送水方向を下向きとする。
【００２２】
ベントナイト９及び送水ポンプ１１によって井戸３の内部における地下水の上下方向の移動が制限され、井戸３内が深さ方向に上部領域３１と下部領域３２とに区分されている。ここで、上部領域３１と下部領域３２との間の遮水性を確実にするために、送水ポンプ１１を設置した周囲にパッカー（図示せず）を詰めてもよい。パッカーは中心部に孔が開いた環状の風船であり、これが膨らむことによって送水ポンプ１１や井戸３の内周壁に密着するので、井戸３内の上部領域３１と下部領域３２との間の遮水性を高くすることができる。
【００２３】
各井戸３には、それぞれ地下水の硫酸イオン濃度及び全有機炭素（ＴＯＣ）濃度、並びに、各井戸３内の水位及び流速を測定できる計器（図示せず）が設けられている。
【００２４】
地上には、薬剤注入ポンプ１５が設置されている。薬剤注入ポンプ１５から各井戸３ヘ向かってパイプ１３ａが延び、パイプ１３ａの端部は各井戸３内に達している。
【００２５】
薬剤注入ポンプ１５を通じて、水中で硫酸イオンを生じる化学種（強酸を除く。）及び嫌気バイオ剤が井戸３内に添加される。ここで、嫌気バイオ剤は地盤５に生息する微生物を活性化させるものである。
【００２６】
「水中で硫酸イオンを生じる化学種（強酸を除く。）」の具体例としては、例えば硫酸塩が挙げられる。すなわち、地下水中で電離して硫酸イオン（ＳＯ４２−）を生じる化学種であり、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム等が挙げられる。これらは水和物であってもよい。
【００２７】
嫌気バイオ剤としては、即効性の高いものを選択してもよく、即効性は低いが持続性の高いものを選択してもよい。前者の嫌気バイオ剤の具体例としては、乳酸、グルコース、エタノール、グリセロール、酢酸、酪酸、プロピオン酸、蟻酸、ソルビトール、オリゴ乳酸、シュークロース等の成分を１種又は２種以上含有するものが挙げられる。後者の嫌気バイオ剤としては、前者の嫌気バイオ剤よりも分子量が大きいものが挙げられ、具体例としては、ポリ乳酸、植物油、エマルジョン油、高級脂肪酸等の成分を１種又は２種以上含有するものが挙げられる。ここで後者の嫌気バイオ剤の「持続」とは、一定量当たりの効果発現が嫌気バイオ剤の中でも長時間緩慢に続く様子を意味している。本実施形態では、即効性の高い嫌気バイオ剤を用いることが好ましい。
【００２８】
水中で硫酸イオンを生じる化学種、及び、嫌気バイオ剤は、それぞれ水に混合しておき、使用時には薬剤注入ポンプ１５を用いて井戸３へ注入する。
【００２９】
（循環流形成工程）
以下、止水システム１Ａを用いた地盤の止水性向上方法の手順を示す。はじめに、各井戸３内の送水ポンプ１１を駆動させる。このとき、一の井戸３ａでは送水方向を上向きとし、これに隣接する他の井戸３ｂでは送水方向を下向きとする（図１の白矢印Ａ及びＢ）。すると、隣接する井戸３ａ，３ｂ間の地盤５において、上部領域３１，３１同士、及び、下部領域３２，３２同士を結ぶ地下水の移動が起こり、その移動の向きは上部領域３１，３１間と下部領域３２，３２間とで逆向きとなる（図１の白矢印Ｃ及びＤ）。これによって、隣接する井戸３ａ，３ｂ間で地下水が循環するように移動することとなる。また、各井戸３には上部領域３１と下部領域３２とを短絡する流れも生じる（図１の白矢印Ｅ）。
【００３０】
（第１の拡散工程）
薬剤注入ポンプ１５を駆動し、隣接する井戸３ａ，３ｂのうちの少なくとも一方の井戸から、水中で硫酸イオンを生じる化学種（以下単に「化学種」と呼ぶ。）を添加する。ここで、化学種の添加量は、地盤５内における濃度が地盤５の乾燥重量に対する硫黄分として０．００１〜１重量％となる量を使用する。当該濃度は、改質対象とする地盤５の全体積の見積もりと、添加する化学種の重量と、化学種内に占める硫黄原子の重量とから計算することができる。
【００３１】
当該添加量は、０．０１〜１重量％であってもよく、０．００１〜０．１重量％であってもよく、０．０１〜０．１重量％であってもよく、０．０５〜１重量％であってもよく、０．０５〜０．１重量％であってもよい。これらの数値範囲の下限としては、０．０２質量％、０．０３質量％、０．０４質量％、０．０６質量％、０．０７質量％、０．０８質量％、０．０９２質量％を採用してもよい。これらの数値範囲の上限としては、０．２重量％、０．３重量％、０．４重量％、０．５重量％、０．６重量％、０．７重量％、０．８重量％、０．９重量％を採用してもよい。
【００３２】
添加された化学種は地下水中で電離して硫酸イオンを生じるとともに、送水ポンプ１１の働きで形成された地下水の循環に乗って、地盤５内に拡散する。硫酸イオンが地盤５内に十分に拡散するよう、送水ポンプ１１の駆動を継続する。
【００３３】
（第１の測定工程）
第１の拡散工程と並行して、第１の測定工程を行う。すなわち、化学種を添加した直後に、又は、所定時間経過後に、井戸３から地下水を採取し、硫酸イオンの濃度を測定する。このとき、硫酸イオンが十分に拡散したことを確認するため、化学種を添加した井戸とは反対側の井戸内の地下水を測定対象とすることが好ましい。測定の結果、硫酸イオンの濃度が所定の値、例えば化学種を添加した地点の硫酸イオンの濃度が０．１重量％の場合、反対側の井戸内の地下水中の硫酸イオンの濃度が０．１重量％に達していたら、化学種の添加、すなわち第１の拡散工程を終了する。０．１重量％に達していなかったら、再度化学種の添加を行う。ここでは、地盤５内における硫酸イオンの濃度が０．００１〜１重量％を維持することが好ましい。
【００３４】
（第２の拡散工程）
第１の拡散工程及び第１の測定工程を終えた後に、隣接する井戸３ａ，３ｂのうちの少なくとも一方の井戸から、嫌気バイオ剤を添加する。嫌気バイオ剤の添加量は、地盤５への吸着量が０．３〜３．０ｋｇ／ｍ３となる量とする。この添加量と吸着量との関係は、井戸３を設置するときに生じた掘削土を利用した試験によって事前に求めることができ、例えば、地下水１Ｌあたり５〜５０ｍｇに設定することができる。
【００３５】
添加された嫌気バイオ剤は、送水ポンプ１１の働きで形成された地下水の循環に乗って、地盤５内に拡散する。嫌気バイオ剤が地盤５内に十分に拡散するよう、送水ポンプ１１の駆動を継続する。
【００３６】
添加した嫌気バイオ剤は地盤５中の微生物を活性化し、微生物は、地盤５に元々含まれている硫酸イオン又は地下水中で硫酸塩が電離して生じた硫酸イオンを還元して硫化水素イオンＨＳ−（更には硫化物イオンＳ２−）に変化させる。硫化水素イオン（及び硫化物イオン）は更に硫化鉱物となって（例えば地盤５中に存在する鉄イオンと反応して生じる硫化鉄となって）沈殿する。これによって井戸３ａ，３ｂ間の地盤５が緻密化され、地盤５の止水性が向上する。同時に、地盤５の酸化還元電位が低下する。
【００３７】
（第２の測定工程）
第２の拡散工程と並行して、第２の測定工程を行う。すなわち、嫌気バイオ剤を添加するのと同時に、地下水の硫酸イオン濃度、全有機炭素濃度、並びに、井戸３ａ，３ｂ内の水位及び流速を測定する。この測定は、以後継続する。ここで、微生物が活性化して活動が高まるほど全有機炭素濃度低下していくので、微生物の活動度を維持するために、全有機炭素濃度が所定の値以下に低下した場合に、嫌気バイオ剤を追加添加することが好ましい。反対に、嫌気バイオ剤の濃度が所定の値に達したときは、嫌気バイオ剤の添加を止める。また、井戸３ａ，３ｂ内の水位及び流速を測定することで、地盤５の止水性の向上度合いを確認することができる。特に、両井戸３ａ，３ｂ内の水位差と両井戸３ａ，３ｂ内の流速との関係から止水性の向上度合いを確認することができる。
【００３８】
ここで、全有機炭素濃度は、１００〜１０００ｍｇ／Ｌの範囲を維持することが好ましく、１００〜６００ｍｇ／Ｌの範囲を維持することがより好ましい。１０００ｍｇ／Ｌを超えるとｐＨが低下し微生物活性が生じにくい環境へ傾く傾向があり、反対に１００ｍｇ／Ｌを下回ると微生物活性が生じにくくなる傾向がある。
【００３９】
硫酸イオンの濃度が所定の値、例えば０重量％にまで低下したとき、且つ、止水性の向上度合いが所望の程度に達していると推定される場合は、送水ポンプ１１の駆動を停止し、地下水の循環を止める。すなわち第２の拡散工程を終了する。一方、硫酸イオンの濃度が所定の値以下に低下していない場合、又は、止水性の向上度合いが所望の値に達していないと推定される場合は、送水ポンプ１１を駆動し続け、化学種や嫌気バイオ剤の追加添加を行ってもよい。
【００４０】
（透水試験）
上記の手順を終えた後、止水の程度を確認するために、例えば原位置透水試験を行う。例えば、井戸３ａから揚水を行い、地下水位を低下させる。そこから時間を計り水位の回復の経時変化を測定する。得られた水位の回復の経時変化をグラフに示し（横軸：時間、縦軸：水位回復量）、グラフより得られる水位変化の傾きから透水係数を算出する。止水システム１Ａの使用前後の透水試験を比較することで、止水性能を確認する。
【００４１】
（効果）
止水システム１Ａを用いたこの止水性向上方法においては、井戸３ａ，３ｂ間で地下水の循環流が生じているため、井戸３ａ，３ｂ内の地下水に添加した化学種や嫌気バイオ剤が地盤５内に効率的に拡散することができる。そして、微生物が介在する上記還元反応は、化合物のみが関与する反応に比べて反応速度が緩やかであるので、化学種及び嫌気バイオ剤の注入箇所である井戸３ａ，３ｂ付近で集中的に反応する虞が小さく、化学種や嫌気バイオ剤が地盤５内の広い範囲に拡散しやすい。このため、目標とする改質範囲まで均質且つ十分に地盤を改質することができる。
【００４２】
また、仮に、先に嫌気バイオ剤を先に地盤５内に拡散させたとすると、嫌気バイオ剤によって地盤５内の微生物が活性化したところへ硫酸イオンが浸入してくることになり、井戸３ａ，３ｂの周辺領域が特に集中して反応が起こる虞が考えられる。これに対し、本実施形態では先に化学種を添加していることから、微生物の活性化が十分でない況で硫酸イオンが地盤内に浸入でき、このため地盤改質の均質性が向上する。そして、本実施形態で用いる化学種や嫌気バイオ剤は環境負荷が小さいという利点がある。
【００４３】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る止水システム及び止水性向上方法を説明する。第１の実施形態と異なる点は、図２に示されているとおり、主に、井戸内の送水方向を互いに逆とした二つの井戸３ａ，３ｂを用いる代わりに、止水システム１Ｂでは注水井戸３ｃ及び揚水井戸３ｄを用いる点、及び、止水システム１Ｂでは地上に薬剤注入ポンプ１５を設ける代わりに循環ポンプ３５を用いる点である。拡散工程や測定工程は、第１の実施形態におけるものと同様に行うことができる。
【００４４】
循環流形成工程としては、パイプ１３ｂを備えた循環ポンプ３５によって揚水井戸３ｄから地下水を揚水し、これを注水井戸３ｃへ送って注水井戸３ｃから地盤５へ戻す。これを連続的に行うことによって、地盤５内に注水井戸３ｃ側から揚水井戸３ｄ側へと向かう地下水の流れが促進される（図２の白矢印Ｆ）。すなわち、両井戸３ｃ，３ｄ間の地盤５を流れる地下水は、地上への揚水と地上での循環ポンプ３５による井戸間の地下水の移送を介して循環しているといえる。
【００４５】
第１の拡散工程及び第２の拡散工程において、循環ポンプ３５は、それぞれ化学種及び嫌気バイオ剤を添加する場所としての役割も担う。これによれば、一旦揚水した地下水に化学種又は嫌気バイオ剤を添加するので、当該地下水を注水井戸３ｃから地盤５に戻す前に、化学種又は嫌気バイオ剤を地下水に確実かつ均一に混合することができるので好ましい。また、この止水システム１Ｂは、井戸内を上部領域と下部領域とに分ける必要がないため、構成が単純である。
【００４６】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態に係る止水システム及び止水性向上方法を説明する。第１の実施形態と異なる点は、図３に示されているとおり、主に、井戸内の送水方向を互いに逆とした二つの井戸３ａ，３ｂを用いる代わりに、止水システム１Ｃでは注水井戸３ｅ及び観測井戸３ｆを用いる点、及び、止水システム１Ｃでは地下水を循環させない点（循環流形成工程を有しない点）である。拡散工程や測定工程は、第１の実施形態におけるものと同様に行うことができる。
【００４７】
本実施形態では、第１の拡散工程及び第２の拡散工程における化学種及び嫌気バイオ剤の拡散を、自然の地下水の流れに乗せることで達成させる。従って、本実施形態は、地下水の流れが十分に存在する地盤に適用することが好ましく、適用する際は、注水井戸３ｅを地下水の流れの上流側に、観測井戸３ｆを地下水の流れの下流側に設ける。
【００４８】
また、第１の拡散工程及び第２の拡散工程における化学種及び嫌気バイオ剤の添加は、注水井戸３ｅ側のみで行い、観測井戸３ｆ側では地下水の硫酸イオン濃度及び全有機炭素濃度、並びに、観測井戸３ｆ内の水位及び流速を測定する。
【００４９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、第２の実施形態における注水井戸３ｃ及び揚水井戸３ｄを、第１の実施形態における井戸３ａ，３ｂのように、上部領域３１と下部領域３２とに区分した態様としてもよい。揚水と注水のみでは地盤５内の地下水の流れを促進することが困難である場合に、送水ポンプ１１による送水をその補助力とすることができる。
【００５０】
また、上記実施形態では化学種を添加する第１の拡散工程を行った後に嫌気バイオ剤を添加する第２の拡散工程を行ったが、これらの拡散工程を区別することなく、化学種と嫌気バイオ剤を当時に添加してもよい。また、上記実施形態では第２の拡散工程で嫌気バイオ剤を添加することを行ったが、第２の拡散工程でも化学種を添加してもよい。すなわち、いずれの拡散工程においても、第１の測定工程又は第２の測定工程の結果に基づいて、化学種又は嫌気バイオ剤の使用量を調整することができる。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００５２】
（改質・目詰まり試験）
図４に示されているとおり、長さ１０ｃｍ、内径３ｃｍのガラス製カラム５１を用意し、これに微生物を含む原土Ｓを１４６．２４ｇ充填した。硫酸イオンを生じる化学種として硫酸ナトリウム十水和物を０．１５質量％（原土の乾燥重量に対する硫黄分としての質量％）、嫌気バイオ剤として栄養塩（１ｇ中の全有機炭素含有量が０．３７ｇである物）を９００ｍｇ（全有機炭素量を１００ｍｇ／Ｌに調整するために必要となる量。１００ｍｇ／Ｌを大きく超えると、ｐＨが低下し微生物活性が生じにくい環境となる。反対に１００ｍｇ／Ｌを大きく下回ると微生物活性が生じない。）を溶解させた水溶液５２を調製し、これを原土Ｓを充填したガラス製カラム５１に対してポンプ５３で循環通水した。開始時の流速は１ｍＬ／分とし、１５日間通水した。その結果、徐々に目詰まりが生じていき、止水性が上昇していく様子が観察された。例えば８日経過時点の流速は０．５ｍＬ／分となっていた。
【００５３】
（透水試験）
図５に示されているとおり、上記の改質・目詰まり試験を実施したガラス製カラムに対して、蒸留水５４を通水した。開始時の動水勾配は０．５とし、１日間通水した。通水させた蒸留水は循環利用をせず、液溜め５５に溜めた。通水した水量・通水時間・動水勾配・ガラス製カラムの断面積から、透水係数を求めた。同原土Ｓについてあらかじめ測定しておいた透水係数（０．０１９９ｃｍ／ｓ）と、改質後の透水係数（０．００００２１ｃｍ／ｓ）との比較を図６に示した。
【００５４】
（持続性試験）
上記の透水試験を実施したガラス製カラムに対して、高濃度の８％の酸素を溶解させた蒸留水を通水した。開始時の動水勾配は０．５とし、約１ヶ月間通水した。その間、透水係数が維持された。
【００５５】
化学種の添加量を０．０３質量％とした場合についても、上記の改質・目詰まり試験、透水試験、及び、持続性試験を行った。その結果、目詰まりが生じ、止水性が上昇し（０．００１７１ｃｍ／ｓから０．００００５ｃｍ／ｓへ変化）し（図６参照）、その止水性は持続性試験においても保たれていた。
【００５６】
上記の結果から、硫酸イオンを生じる化学種と嫌気バイオ剤とが溶解した水溶液では止水性を高める改質を行えることが分かった。また、止水性が上昇した（透水性が低下した）原土は、その後に高濃度の酸素に晒されても改質前の状態には容易には戻らないことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、地盤に高い止水性が要求される場合に利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…止水システム、２…ボーリング穴、３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ）…井戸、４…ストレーナー、５…地盤、７…砂、９…ベントナイト（遮水材）、１１…送水ポンプ、１３ａ，１３ｂ…パイプ、１５…薬剤注入ポンプ、１７…難透水層、３１…上部領域、３２…下部領域、３５…循環ポンプ、５１…ガラス製カラム、５２…水溶液、５３…ポンプ、５４…蒸留水、５５…液溜め。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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