(57)【要約】【課題】地下包含障壁（５００）と関連したシステム、構成要素、及び方法を提供する。【解決手段】雄相互係止構造（４０２Ａ）及びこの雄相互係止構造（４０２Ａ）を受入れるための多数の雌相互係止構造画成凹所（４０２Ｂ）を持つ横方向で隣接したチューブ状ケーシング（４００）を使用し、埋めた廃棄物及びその環境汚染物を包含し且つ処理するための地下障壁（５００）を形成する。多数の雌相互係止構造（４０２Ｂ）により、障壁（５００）を地表下の物体の周囲で変化させることができ、障壁側壁を形成できる。障壁（５００）は、問題のゾーン（１００）を処理し監視するために使用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
障壁で使用するためのケーシング区分において、
長さ方向軸線、長さ、及び周囲を持つ細長い中空本体、
前記本体の周囲に所定の配置で配置された、前記本体の前記長さに沿って前記長さ方向軸線と実質的に平行に延びる凹所を画成する、実質的に共有押し出し成形で形成された内部へのアクセススロットを含む複数の雌相互係止構造、及び
前記本体に取り付けられた、前記長さ方向軸線と実質的に平行に延び、実質的に前記本体の前記長さに沿って延び、別のケーシング区分の雌相互係止スロットの凹所のアクセススロット内に延びるように形成された雄相互係止構造を含む、ケーシング区分。
【請求項２】
請求項１に記載のケーシング区分において、前記雄相互係止構造は、Ｔ形状断面形体を有する、ケーシング区分。
【請求項３】
請求項１に記載のケーシング区分において、前記雄相互係止体は、少なくとも先が尖った縁部を持つ前縁を含む、ケーシング区分。
【請求項４】
請求項１に記載のケーシング区分において、前記本体は、セラミック、結合体、及びポリマー材料からなる群から選択された材料でできている、ケーシング区分。
【請求項５】
請求項１に記載のケーシング区分において、前記ケーシング区分の一部は、空気を通す半透性多孔質材料でできている、ケーシング区分。
【請求項６】
請求項１に記載のケーシング区分において、前記複数の雌相互係止構造のうちの少なくとも一つが、前記本体の外面上に配置された雌相互係止構造を含む、ケーシング区分。
【請求項７】
請求項１に記載のケーシング区分において、前記複数の雌相互係止凹所のうちの少なくとも一つが、その凹所内に延び且つその凹所内に前記アクセススロットを通って延びる雄相互係止構造の一部を受入れてこれと相互係止するように形成された相互係止チャンバを含む、ケーシング区分。
【請求項８】
請求項７に記載のケーシング区分において、前記相互係止チャンバは、前記本体の内側のチャンネルを含む、ケーシング区分。
【請求項９】
請求項８に記載のケーシング区分において、前記チャンネルを前記細長い中空本体のボアに連結する少なくとも一つの滲出スロットを前記チャンネル内に更に含む、ケーシング区分。
【請求項１０】
請求項８に記載のケーシング区分において、前記チャンネルの壁は、前記細長い中空本体の外壁と関連してグラウト注入マニホールドを画成する、ケーシング区分。
【請求項１１】
請求項１に記載のケーシング区分において、壊れ易いシールが前記アクセススロット上に配置されている、ケーシング区分。
【請求項１２】
請求項１に記載のケーシング区分において、前記雌相互係止構造はシーラントで充填されている、ケーシング区分。
【請求項１３】
請求項１２に記載のケーシング区分において、前記シーラントは軟質グラウトを含む、ケーシング区分。
【請求項１４】
請求項１に記載のケーシング区分において、前記細長い中空本体の内側に前記長さ方向軸線と平行に延びる中央チューブを更に含む、ケーシング区分。
【請求項１５】
請求項１４に記載のケーシング区分において、前記中央チューブ内に配置された第１反応層を更に含み、この第１反応層は、問題のゾーンを出て前記チューブの開口部内に入る汚染物と反応するように形成されている、ケーシング区分。
【請求項１６】
請求項１５に記載のケーシング区分において、前記反応層は、交換可能な反応性スラグを含む、ケーシング区分。
【請求項１７】
請求項１５に記載のケーシング区分において、前記第１反応層と隣接して配置された第２反応層を更に含み、この第２反応層は、前記第１反応層を出た汚染物と反応するように形成されている、ケーシング区分。
【請求項１８】
請求項１に記載のケーシング区分において、前記本体上に配置された耐蝕性コーティングを更に含む、ケーシング区分。
【請求項１９】
請求項１８に記載のケーシング区分において、前記耐蝕性コーティングはポリマー又は結合されたセラミックを含む、ケーシング区分。
【請求項２０】
問題のゾーンを包含するためのシステムにおいて、
連続した障壁を集合的に画成する複数のケーシングであって、これらのケーシングの各々は、雄相互係止構造及び凹所を画成する複数の雌相互係止構造を含み、少なくとも第１ケーシングの雄相互係止構造が、横方向で隣接した第２ケーシングの選択された雌相互係止構造の凹所に入り込む、ケーシング、及び
前記選択された雌相互係止構造の凹所内に配置され、前記少なくとも第１ケーシングの前記雄相互係止構造と接触し、前記少なくとも第１ケーシングと前記第２ケーシングとの間にシールを形成するシーラントを含む、システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記雄相互係止構造は、Ｔ形状断面形体を有する、システム。
【請求項２２】
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記雄相互係止体は、少なくとも先が尖った縁部を持つ前縁を含む、システム。
【請求項２３】
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記ケーシングは、セラミック、結合体、及びポリマー材料からなる群から選択された材料でできている、システム。
【請求項２４】
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記複数の雌相互係止構造のうちの少なくとも一つが、相互係止チャンバを持つ前記ケーシングの開口部を含み、この開口部を通して相互係止チャンバにアクセスできる、システム。
【請求項２５】
請求項２４に記載のシステムにおいて、前記相互係止チャンバは、前記ケーシングの内側のチャンネルを含む、システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のシステムにおいて、前記チャンネルを前記ケーシングのボアに連結する少なくとも一つの滲出スロットを前記チャンネル内に更に含む、システム。
【請求項２７】
請求項２５に記載のシステムにおいて、前記チャンネルの壁は、前記細長い中空本体の外面の壁と関連してグラウト注入マニホールドを画成する、システム。
【請求項２８】
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記少なくとも一つの細長い中空本体の内側に前記長さ方向軸線と平行に延びる中央チューブを更に含む、システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムにおいて、前記中央チューブ内に配置された第１反応層を更に含み、この第１反応層は、問題のゾーンを出て前記チューブの開口部内に入る汚染物と反応するように形成されている、システム。
【請求項３０】
請求項２９に記載のシステムにおいて、前記反応層は、交換可能な反応性スラグを含む、システム。
【請求項３１】
請求項２９に記載のシステムにおいて、前記第１反応層と隣接して配置された第２反応層を更に含み、この第２反応層は、前記第１反応層を出た汚染物と反応するように形成されている、システム。
【請求項３２】
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記少なくとも一つのケーシング上に配置された耐蝕性コーティングを更に含む、システム。
【請求項３３】
請求項３２に記載のシステムにおいて、前記耐蝕性コーティングはポリマー又は結合されたセラミックを含む、システム。
【請求項３４】
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記シーラントは熱可塑性材料を含む、システム。
【請求項３５】
請求項３４に記載のシステムにおいて、前記シーラントは、横方向で隣接したケーシングの僅かな移動が発生した場合に前記シーラントを維持するのに十分な弾性を備えた材料を含む、システム。
【請求項３６】
請求項１に記載のシステムにおいて、少なくとも一つのケーシングに取り付けられたセンサを更に含む、システム。
【請求項３７】
請求項３６に記載のシステムにおいて、前記センサは、前記障壁の一体性を監視するように形成されている、システム。
【請求項３８】
請求項３７に記載のシステムにおいて、前記センサは、移行センサ、音響及び超音波反射率センサ、及び光ファイバセンサからなる群から選択される、システム。
【請求項３９】
請求項３６に記載のシステムにおいて、前記センサは、前記問題のゾーンの特徴を監視するように形成されている、システム。
【請求項４０】
請求項３９に記載のシステムにおいて、前記センサは、存在センサ、濃度センサ、分布センサ、及び放射線モニターからなる群から選択される、システム。
【請求項４１】
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記問題のゾーンの下に配置されたトンネルを更に含み、前記複数のケーシングのうちの少なくとも幾つかが前記トンネルと連通している、システム。
【請求項４２】
請求項４１に記載のシステムにおいて、前記複数のケーシングのうちの少なくとも幾つかは、前記複数のケーシングのうちの少なくとも幾つか内に集められた流体が前記トンネルに流れるように配向されている、システム。
【請求項４３】
請求項４２に記載のシステムにおいて、前記流体は液体である、システム。
【請求項４４】
請求項４２に記載のシステムにおいて、前記流体はガス状環境汚染物である、システム。
【請求項４５】
地表下障壁の設置方法において、
少なくとも一つの雄相互係止構造及び凹所を画成する複数の雌相互係止構造を持つ第１ケーシングを問題のゾーンと隣接して据え付ける工程、
少なくとも一つの雄相互係止構造及び複数の雌相互係止構造凹所を持つ第２ケーシングを、前記問題のゾーンと隣接して、前記第２ケーシングの前記少なくとも一つの雄相互係止構造が前記第１ケーシングの少なくとも一つの雌相互係止構造凹所によって受入れられるように据え付ける工程、及び
前記第１ケーシングと前記第２ケーシングとの間にシールを形成し、連続した地表下障壁を形成する工程を含む、方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法において、前記シールを形成する工程は、所定容積の熱可塑性シーラントを前記第１ケーシング区分の前記少なくとも一つの雌相互係止構造凹所に、前記第２ケーシングの前記雄相互係止体を受入れる前に、同伴させる工程、及び前記少なくとも一つの雌相互係止凹所を加熱して前記熱可塑性シーラントを流動させ、前記ケーシング間にシールを形成する工程を含む、方法。
【請求項４７】
請求項４６に記載の方法において、所定容積の熱可塑性シーラントを同伴する工程は、前記少なくとも一つの雌相互係止凹所の容積よりも小さい所定容積の熱可塑性シーラントを同伴する工程を含む、方法。
【請求項４８】
請求項４６に記載の方法において、裂け目が生じた場合、前記少なくとも一つの雌相互係止構造凹所を再加熱し、前記熱可塑性シーラントを再流動させて前記シールを再形成することによって前記シールを再形成する工程を更に含む、方法。
【請求項４９】
請求項４５に記載の方法において、第１ケーシングを据え付ける工程は、前記問題のゾーンと隣接して壕を掘削する工程、及び前記第１ケーシングを前記問題のゾーンの下に前記問題のゾーンと隣接した箇所から地表のところで前記壕まで設置する工程を含む、方法。
【請求項５０】
請求項４５に記載の方法において、第１ケーシングを据え付ける工程は、前記問題のゾーンと隣接して第１壕を掘削する工程、前記問題のゾーンの下にトンネルを掘削する工程、及び前記第１ケーシングを、前記第１壕から前記トンネルまで延びるように、前記問題のゾーンの下に設置する工程を含む、方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の方法において、前記問題のゾーンと隣接して第２壕を掘削する工程、及び第３ケーシングを、前記第２壕から前記トンネルまで延びるように、前記問題のゾーンの下に設置する工程を更に含む、方法。
【請求項５２】
請求項５０に記載の方法において、少なくとも一つの雄相互係止構造及び複数の雌相互係止構造凹所を持つ第４ケーシングを、前記第４ケーシングの前記少なくとも一つの雄相互係止体が前記第３ケーシングの少なくとも一つの雌相互係止構造凹所によって受入れられるように前記第３ケーシングと隣接して据え付ける工程、及び前記第３ケーシングと前記第４ケーシングとの間にシールを形成し、連続した地表下障壁を形成する工程を更に含む、方法。
【請求項５３】
請求項４５に記載の方法において、前記第２ケーシングをシールできない場合に、据え付け雄相互係止構造及び複数の雌相互係止構造凹所を持つ第３ケーシングを、前記第３ケーシングの前記少なくとも一つの雄相互係止体が前記第１ケーシングの第２雌相互係止構造凹所によって受入れられるように前記第１ケーシングと隣接して据え付けることによって、前記第２ケーシングの周囲に前記障壁を設置し続ける工程を更に含む、方法。
【請求項５４】
請求項５３に記載の方法において、少なくとも一つの雄相互係止構造及び複数の雌相互係止構造凹所を持つ第４ケーシングを、前記第４ケーシングの前記少なくとも一つの雄相互係止体が前記第３ケーシングの雌相互係止構造凹所によって受入れられるように、前記第３ケーシングと隣接して、及び前記第２ケーシングと隣接して据え付ける工程、及び前記第３ケーシングと前記第４ケーシングとの間にシールを形成し、連続した地表下障壁を形成する工程を更に含む、方法。
【請求項５５】
請求項４５に記載の方法において、前記第２ケーシングの前記雄相互係止構造を受入れて前記障壁を所望形体に形成するため、前記第１ケーシングの前記複数の雌相互係止構造凹所のうちの一つの雌相互係止構造凹所を選択する工程を更に含む、方法。
【請求項５６】
請求項５５に記載の方法において、雌相互係止構造凹所を選択する工程は、適当な雌相互係止構造凹所を選択し、地表下の物体の周囲に障壁を形成する工程を含む、方法。
【請求項５７】
請求項５５に記載の方法において、雌相互係止構造凹所を選択する工程は、適当な雌相互係止構造凹所を選択し、段をなした障壁を問題のゾーンの周囲に形成する工程を含む、方法。
【請求項５８】
請求項４５に記載の方法において、前記第１ケーシングを据え付ける工程は、前記ケーシングのアクセススロットをシールし、少なくとも一つの雌相互係止構造凹所の内側に所定容積を提供する工程を含む、方法。
【請求項５９】
請求項５８に記載の方法において、第１縁部をシールする工程は、ネオプレン膜を前記アクセススロットに亘って取り付ける工程を含む、方法。
【請求項６０】
請求項４５に記載の方法において、前記シールを形成する工程は、据え付け前に前記第１ケーシングの前記少なくとも一つの雌相互係止構造凹所をシーラント区分で充填する工程、及びその中に前記第２ケーシングの前記雄相互係止構造を受入れて前記シーラントの一部を押し退け、前記ケーシング間にシールを形成する工程を含む、方法。
【請求項６１】
請求項６０に記載の方法において、前記第１ケーシングの前記少なくとも一つの雌相互係止構造凹所をシーラントで充填する工程は、前記第１ケーシングの前記少なくとも一つの雌相互係止構造凹所を軟質グラウトで充填する工程を含む、方法。
【請求項６２】
請求項４５に記載の方法において、前記シールを形成する工程は、前記少なくとも一つの雌相互係止構造凹所を、この凹所に前記雄相互係止構造を挿入した後にシーラントで充填する工程を含む、方法。
【請求項６３】
請求項６２に記載の方法において、前記少なくとも一つの雌相互係止構造凹所を前記シーラントで充填する工程は、シーラントが前記少なくとも一つの雌相互係止構造凹所に、その間に配置されたスロットを通して流入するように前記第１ケーシングのチャンバをシーラントで充填する工程を含む、方法。
【請求項６４】
請求項６３に記載の方法において、前記少なくとも一つの雌相互係止構造凹所を前記シーラントで充填する工程は、前記シーラントが前記凹所の外に前記第２ケーシングの頂部を越えて流出し、その上にシーラント層を形成するまで、前記チャンバを充填する工程を含む、方法。
【請求項６５】
請求項６２に記載の方法において、グラウト、ワックス化合物、ポリマー化合物、ゴム、ベントナイト、及びポリシロキサンからなる群から前記シーラントを選択する工程を更に含む、方法。
【請求項６６】
請求項４５に記載の方法において、シーラント層が前記第１ケーシングの外側に形成されるまで、シーラントが前記ケーシングの透過性区分の外に出るように前記第１ケーシングのチャンバをシーラントで充填する工程を更に含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願は、２００１年２月６日に出願された「地表下の物体の管理−包含システム」という表題の米国仮特許出願第６０／２６７，３２０号の優先権を主張する。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は全て本明細書中に含まれたものとする。
【０００２】
本発明は、全体として、埋めた廃棄物、汚染された媒体、及びそれらの関連した構成要素を原位置で包含し管理するための方法、構成要素、及びシステムに関する。これらの方法及び装置は、資源回収に使用できる。更に詳細には、本発明の実施例は、問題のゾーンから出る滲出液やガス相の汚染物等を確実に包含し管理するための改良障壁並びにその設置及び使用に関する。
【０００３】
【従来の技術】
様々な種類の廃棄物の包含、管理、及び処分は長年に亘る問題である。初期の廃棄物管理−処分システムは原始的であり、その当時は廃棄又は環境についての基準が殆ど又は全く無かった。無数の場合で、廃棄物は、地下に埋められるだけであった。埋められた廃棄物の容積は膨大である。専門家によっては、米国だけで３百万立法メートル以上の廃棄物が埋め立てられたものと概算されている。更に、埋められた廃棄物の大部分が、水銀やカドミウム等の重金属、トリクロロエチレン等の発癌性物質、放射性物質、及び他の危険な物質を含有している。
【０００４】
埋め立て等の方法は、廃棄物を隠すことによって美観に優れた結果をもたらすけれども、埋めた廃棄物から環境汚染物が土を通って地下水に入り込むということが直ぐにわかった。このプロセスは、一般的に浸出として周知である。地下水が飲料用及び農業用の主要な水源であるため、浸出による地下水の汚染は大きな懸念である。
【０００５】
しかしながら、埋めた廃棄物によって引き起こされる汚染は、地下水に限られない。汚染された地下水の少なくとも幾分かは、小川、河川、及び湖沼等の水路に入り込み、かくしてこれらの水路を汚染し、植物及び動物に害毒を与える。汚染された水路は、特にレクリエーションの目的で及び／又は飲料水源として使用される水路や水自体の場合に人間にも脅威となることは明らかである。
【０００６】
地下水汚染の全てが廃棄物からの化学物質の浸出によるものではない。場合によっては、廃棄物が地下水の経路に埋められており、地下水が廃棄物を通って流れるときに廃棄物から様々な化学物質及び有毒物質を集め、これらの化学物質及び有毒物質を他の土及び地下水に移行する。
【０００７】
埋めた廃棄物と関連した問題点の多くは、地下水への浸出の効果と関連しているが、埋めた廃棄物は、更に、代表的には、同様に包含し且つ管理されなければならないガス相汚染物を放出する。このようなガス相汚染物もまた、土及び地下水を汚染し、安全でない圧力を発生し、この圧力により、最終的には爆発が起こったりガスが大気中に放出されてしまう。
【０００８】
清浄な土及び地下水は、人間、植物、及び動物にとって、並びに一般的な環境にとって重要である。従って、埋めた廃棄物によって引き起こされた問題点を解決する試みで様々な方法及び装置が開発されてきた。これらの回復方法は、回復の範疇と包含の範疇に大きく分けられる。回復は、汚染された物質又は汚染物の化学組成を一段良好にするように変化させるように設計されたプロセスに重きを置いているが、包含は、汚染物及び汚染された物質を周囲領域から除去し又は隔離することによって汚染の問題を無くそうとするものである。
【０００９】
生物学的処理、熱プロセス、及び化学的プロセス等の回復方法は、様々な理由により問題がある。詳細には、これらの回復技術の多くは費用がかかり、潜在的に危険である。更に、多くの処理の有効性を検証するのは困難であり、回復型の方法は全ての種類の汚染物質に適しているわけではない。最後に、適切な回復技術を決定すること自体が、特にこのような処理を管理する規制及び方法の点から見て複雑であり且つ時間のかかるプロセスである。
【００１０】
同様に、原位置で包含障壁を設けることにも問題がある。一つの周知の包含方法は、処理及び／又は処分を行うために汚染された土を単に掘り起こして除去する方法である。この方法には費用及び時間がかかり、多くの場合に問題を別の場所に移すに過ぎない。他の包含方法には、埋めた廃棄物の周囲に垂直な及び／又は水平な障壁を設置することが含まれる。理論的には、この方法は、埋めた廃棄物に関与する掘り起こし等を含まないため、魅力的である。
【００１１】
しかしながら、従来の包含システム即ち障壁システムには、頑丈さ、連続性、及び一体性を欠いていることを含む様々な欠点がある。これらの欠点は、濃縮された塩水や方解石及び石膏の飽和溶液に対する露呈、凍結ゾーン／融解ゾーンで代表的に被るような極端な熱勾配への露呈、及び土壌の移動によって引き起こされる応力への露呈等を含むがこれらに限定されない、包含システム又は障壁システムが配置された環境と関連した多くの要因の関数である。
【００１２】
液体又は危険な物質が障壁を通って流れる速度である液圧伝導性は、幾つかの障壁システムでは受入れられない程高く、他の従来の障壁システムは硬質の岩石や砂等の様々な土壌に特に適していない。別の欠点は、多くの障壁システムが、設置中及び設置後の障壁の一体性を評価するための方法を提供しないということである。このことは、多くの障壁システムで汚染ゾーン及び汚染ゾーンからの浸出液の長期に亘る監視が行われていないため、複雑になる。危険な廃棄物を隔離する障壁システムを監視できないということは、周囲環境に危険を及ぼす可能性があるため、受入れられない。周知の包含システムで頑丈さ、連続性、及び一体性が欠落しているということは、これらのシステムに非常に有害な影響を及ぼし、これらの包含システム及び障壁システムの有効性の確認及び評価を容易に行うことができない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、改良原位置包含システム及びこれらのシステムを設置するための方法が必要とされている。包含システムが設けられていない場合には問題のゾーンから漏出してしまう環境汚染物を包含し、収集し、及び／又は処理できる包含システムが有利である。このような環境汚染物には、浸出液、ガス相汚染物、廃棄物、水、及び包含され、収集され、及び／又は処理されるのが望ましい任意の他の物質が含まれるが、これらに限定されない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、地下包含障壁に関するシステム及び方法を含む。雄相互係止構造及び協働する多数の雌相互係止凹所を持つチューブ状ケーシングを使用し、埋めた廃棄物及びその環境汚染物を包含し処理するための地下障壁を形成する。多数の相互係止体により、障壁を地表下の物体の周囲の位置で変化させることができ、障壁側壁を形成する。障壁は、汚染物を含む問題のゾーンの処理及び監視に使用できる。
【００１５】
雄相互係止構造及び協働する雌相互係止凹所を使用し、ケーシング区分を隣接した区分に相互係止する。シーラントが凹所内に配置されている。シーラントは、隣接したケーシング区分の連結前に又は相互係止の形成後に配置される。熱可塑性シーラントは、裂け目ができた場合に再加熱してシールを再形成することによって再シールを可能にするために使用できる。
【００１６】
障壁形成方法には、ブロックによって、形成中に相互係止部に異物が進入するのを減少するための方法、障壁構造を使用して汚染物を収集し包含する方法が含まれる。構成要素は、汚染物をそこから除去することによって、又は所望の材料をその中に導入することによって問題のゾーンを処理するのにも使用できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
埋めた廃棄物によって生じる環境に対する脅威は、埋めた廃棄物から出た汚染物が地下水に侵入したときに始まる。ひとたび地下水が汚染されると、潜在的な損害が大きい。これは、地下水が、代表的には、飲料水や灌漑用水の水源であることが多い河川や湖沼に流れ込むためである。このように、元々は埋めた廃棄物から出た汚染物は、植物、動物、そして人間にいきつく。
【００１８】
本発明の原理による障壁を備えた包含システムは、問題の包含ゾーンを隔離することによって、埋めた廃棄物についてのこれらの及び他の懸念に対処し、これにより幾つかの大きな利点を提供する。本発明のシステム、方法、及び装置は、様々な大きさ及び形体の連続した障壁を形成できる。こうした障壁は、飽和状態の及び未飽和状態の両方のゾーンに、柔らかな土から硬い岩石までの様々な地質に設置できる。障壁の設置並びに障壁の構造上の一体性を証明するためのシステム及び方法もまた、本発明の範囲内に含まれる。
【００１９】
本明細書中で使用されているように、「埋めた廃棄物」という用語は、材木やコンクリートブロック等の建設廃材、バルブ、イオン交換樹脂、及び熱交換器等の実験室用器具、オイルやグリス等の保守用器具、紙、ぼろ、及びプラスチック等の汚れ除去材料、危険な材料及び放射性材料、及び地中に埋められた任意の他の種類の廃棄物又は生ごみに関するが、これらに限定されない。埋めた廃棄物から出て、周囲の土や地下水に浸出する化学物質及び他の物質もまた、埋めた廃棄物という用語に含まれる。「問題のゾーン」という用語は、埋めた廃棄物を含む土壌の領域又は容積に関する。包含システムは、代表的には、埋めた廃棄物及び関連した浸出物が問題のゾーンに地理的に閉じ込められるように、問題のゾーンを周囲の土壌及び水から隔離するように設計されている。
【００２０】
添付図面を参照して本発明を説明する。本発明を説明するために添付図面をこのように使用することは、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。というよりはむしろ、添付図面は、本発明の例示の実施例を提示しようとするものである。更に、添付図面は縮尺通りでない。本発明の他の実施例もまた考えられ、このような他の実施例は本発明の範疇に含まれるということは理解されよう。
【００２１】
図１は、本発明の原理による障壁５００の第１実施例によって隔離されるべき問題のゾーン１００を示す。問題のゾーン１００を包含するため、先ず最初に、埋めた廃棄物１０２を含む問題のゾーン１００の両側に壕２００（一方の壕だけが示してある）を掘削する。次いで小型トンネル堀り装置３００を壕２００に置く。壕２００は小型トンネル堀り装置３００の配置を容易にするが、幾つかの実施例では壕２００の形成を省略できる。壕２００を掘削する場合、除去した土は、汚染されている場合には、適切であり且つ認可された方法によって処分できる。更に、トンネル堀り装置３００によって掘削した土は、集められ、入念に調査され、同様の方法で処分される。
【００２２】
一つの種類の小型トンネル堀り装置３００は、小型トンネル掘削機即ちマイクロＴＢＭとして周知である。現在の好ましい実施例では、小型トンネル堀り装置３００は、土１０４の回転掘削を行うためのオーガーヘッド３０２等を含む。しかしながら、本発明の障壁システムは、多くの様々な種類の土及び岩石のうちの任意のもの又はこれらの組み合わせに設置できると考えられる。従って、「ダブルチューブダウンザホール（ｄｏｕｂｌｅ−ｔｕｂｅ  ｄｏｗｎ  ｔｈｅ  ｈｏｌｅ）」ドリル（硬質の土及び軟質の岩石に対して好ましい）、回転打叩ドリル（硬質の岩石に対して好ましい）、多面トンネル掘削機、多面シールデッドトンネル掘削機、水平方向切削スクリューオーガーと組み合わせたシールデッドトンネル掘削機、パイプ推進機、湾曲パイプ推進機、壕切削機、等を含むがこれらの装置に限定されない他の掘削装置によって包含システム即ち障壁システムを設置することは、本発明の範疇にあるものと考えられる。得ることのできる掘削速度及び設置速度は、軟質の土を掘削する場合には約５０ｍ／日であり、硬質の土及び軟質の岩石を掘削する場合には約２５ｍ／日であり、硬質の岩石を掘削する場合には約８ｍ／日である。
【００２３】
問題のゾーンの埋めた廃棄物を包含するため、小型トンネル堀り装置３００は、問題のゾーンの下に複数の平行なトンネルを順次掘削する。好ましくは、各トンネルは実質的に円形断面である。しかしながら、本発明は、その範囲内で、様々な他の異なる断面形状を考えている。図１の各トンネルは、壕２００で開始し、問題のゾーン１００の他方の側部に設けられた壕２００（図示せず）で終了する。小型トンネル堀り装置３００は、ドリルが進むにつれて各トンネルの内側にチューブ４０１を形成するように、長さ方向で隣接したケーシング区分４００で各トンネルをライニングする。トンネル堀り中に設置されたこれらのケーシング区分４００の機能の一つは、オーガーヘッド３０２又は他の掘削ヘッドの後側の既に掘削された部分を支持することである。ケーシング区分４００は、長さ方向軸線を画成する長さ及び長さ方向軸線を中心とした周囲を持つ細長い中空本体４０９を有する。本体４０９は任意の所望の断面形状を有するのがよい。ケーシング区分４００は、結果的に得られた障壁で所望の又は必要な圧縮強度、可撓性、及び耐蝕性に従って選択された、綱、セラミックス、結合体、ポリマー、及び他の材料で最適に形成され、当該技術分野で周知の方法に従って形成される。様々な種類の廃棄物に対して適切な保護を提供し、包含するため、他の物質を収集し又は包含するため、又は他の構造を支持するため、別のケーシング材料を選択して使用できるということは理解されよう。ケーシング４００は、それらの使用寿命を延ばすため、エポキシ、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）は登録商標である）ポリマー）等のポリマー、結合したセラミック又はポリマー等の耐蝕性コーティングを含むのがよい。一つの例示の実施例では、各ケーシング区分４００の直径は約０．５ｍであり、長さは約５０ｍ乃至約１５０ｍの範囲内にある。
【００２４】
図１のＡは、問題のゾーンを包含するために使用される障壁５００Ａの第２実施例を示す。図１のＡの実施例では、単一の壕２００Ａを問題のゾーン１００Ａの一方の側部に掘削する。これは、所望の場合に、又は地表下の物体２０１のため第２壕２００Ａを配置できない場合に行うことができる。障壁５００Ａは、本明細書中上文中に説明したように横方向で隣接したトンネルを掘削し、ケーシング区分４００でライニングすることによって形成され、地表Ｓから単一の壕２００Ａまで延びるケーシング区分４００によって障壁が形成されていることだけが異なる。
【００２５】
図１のＢは同様に、問題のゾーン１００Ｂを包含するのに使用できる障壁５００Ｂの別の実施例を示す。中央トンネル２０２を問題のゾーンの下に掘削する。二つの壕２００Ｂを問題のゾーン１００Ｂの両側に中央トンネル２０２と実質的に平行に掘削し、各壕２００Ｂから中央トンネル２０２まで穿孔した横方向で隣接したトンネル内にケーシング４００Ｂを配置し、障壁５００Ｂを形成する。壕−トンネル間スパンの各々でケーシング４００の単一の区分を使用し、ケーシング区分４００Ｂ間で端部−端部継手なしで障壁５００Ｂを形成できる。中央トンネル２０２は、本明細書中下文において更に詳細に説明するように、障壁５００Ｂの特定の実施例からの浸出液を収集するために、又はシステムの他の監視及び保守に使用できる。
【００２６】
図２は、横方向で隣接したケーシング区分４００を相互係止するように形成された相補的相互係止構造４０２Ａ及び４０２Ｂを含むケーシング４００の一実施例を示す。構造４０２Ａは、ケーシング区分４００の外部に配置された、長さ方向軸線に沿って延びるＴ形状（断面）の雄相互係止構造である。各構造４０２Ｂは、アクセススロット４５５内に開放したチャンネル４０５を画成する外部に配置された雌相互係止体である。幾つかの好ましい実施例では、ケーシング４００の周囲に亘って互いに関して９０°の間隔で配置された三つの雌相互係止構造４０２Ｂ及び雄相互係止体４０２Ａが設けられている。これらの相補的相互係止構造４０２Ａ及び４０２Ｂは、多数の利点を提供する。例えば横方向で隣接したケーシング区分４００をこれらの構造を使用して積極的に相互係止でき、ひとたび第１トンネルを穿孔してケーシング区分４００でライニングすると、その相補的相互係止構造４０２Ｂが横方向で隣接したケーシング区分４００の相補的雄相互係止構造４０２Ａを正確に且つ確実に案内するのに役立ち、かくしてこれらのケーシング区分４００が、及びかくして障壁セグメント５００が全体として正確に配置され且つ配向されるのである。更に、多数の雌相互係止体４０２Ｂにより、ケーシング区分４００間の相互連結を融通性のあるものにできる。これを図５及び図６と関連して詳細に論じる。ひとたび所定位置に置いた後、ケーシング４００の中央ボア４０３及び相互係止体４０２Ａが入り込んでいない雌相互係止構造４０２Ｂ内の空間即ち容積をグラウト又はベントナイト等のシーラントで充填し、以下に更に詳細に論じるように、障壁５００の不透過性を更に向上する。
【００２７】
図３は、ケーシング４００の幾つかの実施例を、横方向で相互連結され、本発明の教示に従って使用できる障壁５００の一区分を形成する状態で示す。ケーシング４００Ａは、ケーシング４００Ａの外面に配置されており且つその長さ方向軸線に沿って延びる全体にＴ形状（断面）の雄相互係止体４０２Ａを含む。ケーシング４００Ａは、ケーシング４００Ａの外面からアクセススロット４５５を通してアクセスできる内部チャンネル４０４として形成された一つ又はそれ以上の雌相互係止構造４０２Ｃを更に含む。横方向で隣接したケーシング４００Ａを相互係止することによって障壁５００が形成されるため、相互係止構造４０２Ａをチャンネル４０４内に受入れることによって、各ケーシング４００Ａの本体の外面間の相互係止空間が減少し、又はなくなり、更に強固な障壁５００を形成できる。
【００２８】
多数の滲出スロット４０５が内部チャンネル４０４の壁に形成されている。グラウトやベントナイト等のシーラントを中央ボア４０３に注入すると、これらのシーラントは滲出スロット４０５を通過して相互係止空間に進入し、一つの作業でボア４０３及び相互係止容積の両方を充填しシールする。ケーシング４００Ａの一部は、空気を通すことができる多孔質セラミック等の半透性材料で形成されているのがよい。中央ボア４０３をシーラントで充填するとき、追い出された空気は半透性材料を通ってケーシング４００Ａを出る。半透性材料は、小孔がシーラントで充填されるため、不透過性となる。これは、グラウト等のシーラントの注入中の空隙形成や気泡形成の問題点を小さくする。
【００２９】
ケーシング区分の配置と関連した一つの潜在的問題点は、泥や屑等の外部材料が雌相互係止構造４０２Ｂ及び４０２Ｃのチャンネルに入り込むことである。これらの泥や屑は、雄相互係止構造４０２Ａの進入を妨げてしまう。この問題点を小さくするための技術は、本発明の範疇に含まれる。ケーシング４００Ｂは、雌相互係止構造４０２Ｃの外部開口部上に配置された壊れ易いシール４０６を含む。壊れ易いシール４０６は、セラミック、結合体、壊れ易い金属でできた薄い形材、膜（ネオプレン等）、又は問題のゾーン１００の処理でケーシングを使用する（雌相互係止構造４０２Ｂ又は４０２Ｃのチャンネルを相互係止自体に使用しない場合）のを補助する選択的に透過性の材料等の任意の適当な材料で形成されているのがよい。ケーシング４００Ｂを据え付けるとき、壊れ易いシールは、雌相互係止体４０２Ｃへの異物の侵入を防ぐ。隣接したケーシング４００Ｂを据え付けるとき、その雄相互係止構造４０２Ａがアクセススロット４５５を通して雌相互係止構造４０２Ｂの長さに沿って挿入される。壊れ易いシール４０６は、雄相互係止体によって壊され、外され、又は切断される。これは、図３のＡに示すような先が尖った又は斜めになった前縁４１１によって補助される。
【００３０】
壊れ易いシール４０６には、アクセススロット４５５上に配置できるネオプレン膜等のシールが含まれるということは理解されよう。シール４０６は、先の尖った前縁によって切断されるとき、所定の場所にとどまり、雌相互係止構造４０２Ｂと挿入した雄相互係止構造４０２Ａとの間にシールを形成する。このシールにより、充填中にボア４０３の包囲された容積及び相互係止体から漏れが生じないようにできるということがわかる。障壁５００の有効性を低下する空隙形成又は他の変化が生じたかどうかを確認するため、内部に注入されたシーラントの容積を計測でき、適切な補正策を講じることができる。
【００３１】
異物の問題に対処するための別の技術をケーシング４００Ｃによって例示する。雌相互係止構造４０２Ｄを軟質グラウト４１０等のシーラントで充填する。ケーシングを据え付けるとき、異物は、予め充填した雌相互係止体４０２Ｄに侵入できない。隣接したケーシング４００Ｃを据え付けるとき、雄相互係止構造４０２Ａがアクセススロット４５５を通して雌相互係止体４０２Ｄの長さに沿って挿入される。軟質グラウト４１０等のシーラントは押し退けられる（これは、図３のＡに示す先が尖った又は傾斜した前縁４１１によって補助でき、このプロセスは、雄相互係止構造のヘッド４６２に設けられた傾斜した前縁４１３によって更に補助できる）。かくして、隣接したケーシング４００Ｃ間のシールが相互係止によって形成される。押し退けられたグラウト４１０は、雄相互係止体の周囲で雌相互係止体４０２Ｄを少なくとも部分的に出て雄相互係止体上にとどまり、更なるシールを形成する。
【００３２】
図３のＢは、雄相互係止構造４０２Ａに使用できるヘッド４６２及びネック４６４の多くの異なる実施例を示す。アクセススロット４５５を通してチャンネル４０４に摺動自在に挿入でき、このチャンネル内にとどまり、横方向に外れることがない任意の構造を使用できるということは理解されよう。障壁５００Ｂに力を横方向分離方向に加えたときにチャンネル４０４のＢと接触することによって改良シールを実現するため、拡大ヘッド４６２が外方に角度をなした実施例を使用できる。
【００３３】
図４のＡは、本発明の原理に従って形成されたケーシング４００Ｄの別の実施例を示す。ケーシング４００Ｄは、四つの雌チャンネル４２２を含み、これらのうちの三つのチャンネルは、アクセススロット４５５を持つ雌相互係止構造４０２Ｅを形成するのに使用される。中央チャンバ４２０が雌チャンネル４２２間に、その内部壁によって又は別体の構造としてのいずれかで形成される。一体のグラウト注入マニホールド４２４が雌チャンネル４２２の側壁４２７及びケーシング４００Ｄの外壁４２９によって形成される。隣接したケーシング４００Ｄ間に不透過性シールを形成するため、シーラントを適当なマニホールド４２４に注入でき、シーラントは、滲出スロット４０５を通って相互連結構造容積に流入する。雌チャンネル４２２が軟質グラウト等のシーラントで予め充填されている場合には、シーラントは、雄相互連結体４０２Ａによって押し退けられるとき、チャンネル４２２の外に滲出スロット４０５を通ってマニホールド４２４に流入できる。これにより、ケーシング全体をシーラントで充填する必要なしに、又は別体のグラウト注入マニホールドを形成する必要なしに、隣接したケーシング４００間に不透過性シーラントを形成できる。別の態様では、ケーシング４００Ｄの外面に配置されたグラウトチャンネル４０７を使用し、ケーシング４００Ｄの表面に亘ってシーラント流を差し向け、障壁５００上に追加のシーリング層を形成できる。勿論、この追加のシーリング層について、内部に注入されたシーラントを通過させることができるグラウト流れ開口部４０９をケーシング４００の外面に直接形成できるということは理解されよう。
【００３４】
図４のＢは、本発明の原理に従って形成されたケーシング４００Ｅの別の実施例を示す。ケーシング４００Ｅは、正方形チューブであってもよい内部チューブ４４０を収容する。本明細書中で論じた他の実施例と同様に、雄相互係止体４０２Ａがケーシング４００Ｅの外面に取り付けられている。雌相互係止体４０２Ｆが長さ方向アクセススロット４５５によってケーシング４００Ｅの長さに沿って形成され、内部チューブ４４０とケーシング４００Ｅの外壁との間の空間によって内部チャンバ４４１が形成される。
【００３５】
４００Ｄ及び４００Ｅとして示す実施例と同様のケーシングの実施例は、パイプの外部に行われた溶接にも拘わらず、形成できるため、製造が容易である。例えば、内部チューブ４４０又は中央チャンバ４２０及び雌チャンネル４２２は、平らな部片を溶接し、所望の形状を形成することによって形成できる。次いで、追加の部片を内部構造に溶接し、ケーシング４００の外面を形成する。湾曲した部片を使用する場合には、正確なジグを使用し、適正な位置決めを維持する。これにより、ケーシングの製造と関連した労働費を減少でき、相互係止体内で作業するための特別な溶接工具に対する必要がなくなる。勿論、溶接等の適当な方法によって内部構造を形成した後、これをケーシング４００に摺動自在に挿入し、溶接等の方法でそこに結合し、アクセススロット４５５をケーシング４００の外面に切り込んでもよいということは理解されよう。
【００３６】
中央チャンバ４２０又は内部チューブ４４０を持つケーシングの実施例は、更に、地下の状態の監視及び矯正を行うため、別のレベルの可撓性を追加する。図４のＣは、このような目的に適したケーシング４００Ｅを示す。別のケーシング４００と相互係止するために使用される内部チューブ４４０及び内部チャンバ４４１Ｂは、不透過性障壁を形成するためにシーラント４４２で充填される。最も上側の内部チャンバ４４１Ａは未充填のまま残される。長さ方向アクセススロット４５５Ａは、液状又はガス状の環境汚染物を流すことができるように開放している（開放状態のままであるか或いは透過性材料で覆ってあるかのいずれかである）。環境汚染物は、問題のゾーンから開口部４５５Ａを通って内部チャンバ４４１Ａに流入する。環境汚染物は、次いで、内部チャンバ４４１Ａを通ってケーシング４００Ｅ（これは傾いているのがよい）を下方に流れ、濾過、監視、又は他の目的のために集められる。障壁５００が図１のＢに示す実施例のように中央トンネル２０２を含む場合には、環境汚染物は集められて処理が施されるか或いは、トンネル２０２まで流れ、このトンネルを通って収集位置まで流れる。下内部チャンバ４４１Ｃは、本明細書中以下に論じるように、障壁５００及びケーシング４００を一体性について監視する為に使用できる。残りの内部チャンバ４４１Ｄ（又は任意の他の未使用のチャンバ）をシーラントで充填し、障壁５００に追加の構造的支持又は保護を提供する。
【００３７】
図４のＤに示すように、ケーシング４００Ｅは、障壁の寿命を延ばし、保守を提供し、又は障壁５００の選択的透過性部分を通過する材料を予備処理するのに役立つ反応区分即ち構成要素を含んでもよい。長さ方向アクセススロット４５５Ａにより、浸出液（矢印１０８として示す）又は他の液状又はガス状の環境汚染物を、このスロット内で、図４のＤのケーシング４００Ｅの最も上側の内部チャンバ４４１Ａまで流すことができる。一つ又はそれ以上の反応性材料層が内部チューブ４４０内に収容されている。環境汚染物を開口部即ち通路４７０を通して内部チューブ４４０に流入させ、このチューブ内の反応層４４６Ａと接触させることができる。反応層４４６Ａは、特定の汚染物を対象とし、これは、濾過、又は汚染物との反応のいずれかによって行われる。多数の異なる汚染物を順次選択的に処理するため、複数の層４４６Ａ、Ｂ、Ｃ、等を使用できる。層４４６Ａ、Ｂ、Ｃ、等は、反応層４４６Ａが消耗したときに障壁から除去でき且つ交換できる反応トレー又は障壁スラグとして形成されていてもよく、障壁の異なる領域で異なる汚染物を対象とするように形成されていてもよい。
【００３８】
環境汚染物は、反応層を通過した後、下長さ方向開口部４４３Ｃを通って（この場合も開口部又は通路（図示せず）を通る）ケーシングを出ることができ、又は内部チューブ４４０のフロア又は下内部チャンバ４４１Ｃ（長さ方向下開口部４５５Ｃがシールされている）に沿って、中央トンネル２０２（図１のＢ参照）等の収集場所まで流れることができる。反応ケーシングを下方に流れる環境汚染物に一連の所望の処理が加えられるように、多数の異なる反応層４４６をケーシング４００の軸線に沿って配置してもよい。障壁５００は、かくして、問題のゾーンを通過した又は問題のゾーンから出た集められ且つ処理されたガス相の汚染物を収集するのに使用できるということは理解されよう。ケーシング４００の選択的に透過性の壁を通して負圧を加え、ガス相の汚染物を抽出してもよい。逆に、ケーシング４００の選択的に透過性の壁を通して問題のゾーンに熱、化学物質、又は生物学的薬剤を送出できる。問題のゾーンを徹底的に処理するため、活性反応処理及び反応層を使用できる。
【００３９】
地震活動が発生した場合には、障壁５００がずれ、沈降し、又は他の態様で移動することがある。従って、障壁５００の連続性を損なうことなくケーシング４００の僅かな移動を吸収する機構、又はその修復を容易にする機構を提供するのが有利である。ケーシング４００の区分が互いに溶接されている場合には、移動が起こると、壊れたシールを再溶接することが必要となる。図５は、このような方策に頼る必要を小さくできる、相互係止空間をシールするための幾つかの方法を示す。
【００４０】
雄相互係止体４０２Ａは、少なくとも一部がシーラント４６０内に埋め込まれ、相互係止空間４６２内に不透過性シールを形成する。シーラント４６０は、雄相互係止体４０２Ａが相互係止空間４６２に関して或る程度移動できる所定程度の弾性を備えた材料であるのがよい。例えば、ベントナイト、ワックス、ゴム、ポリシロキサン、及びポリマーでできたシーラントが、不透過性シールを壊すことなく、埋め込まれた雄相互係止体４０２Ａの或る程度の移動を許容するシールを提供できる。相互係止空間４６２にシーラントがない追加の空間を残すことにより、これらの弾性シーラントでシールを維持する可能性を改善する。熱可塑性ポリマー等のこれらのシーラント４６０の幾つかもまた、或る程度の「自己修復」性を備えており、ゆっくりと流れ、又は移動し、更に干渉することなく、裂け目のあるシールを再形成する。
【００４１】
シーラント４６０がワックスや熱可塑性ポリマー等の熱可塑性材料である場合には、シーラント４６０は、ケーシング４００を障壁５００内に据え付ける前に相互係止空間４６２に配置されているのがよい。シーラント４６０は、相互係止空間４６２の周囲又は一部と形態が一致し、雄相互連結体４６２をこの空間内に干渉なく挿入できる。次いで、熱を加えて熱可塑性シーラントを軟化させ、これを所定の場所にながし、隣接したケーシング４００間に不透過性シールを形成する。地震活動又は他の現象によって不透過性シールに後に裂け目が形成された場合、これによりケーシング４００を損傷することがなく、シールを再加熱することによって再流動化させ、不透過性シールを再形成できる。熱は、ケーシング４００の中央ボア４０３又は中央チューブ４４０に加熱した空気又は流れを圧送することによって、又はケーシング４００が伝熱性材料で形成されている場合にこのケーシングを加熱すること等の任意の適当な方法によって加えることができる。
【００４２】
グラウトやベントナイトクレー等の更に一般的なシーラント４６０を使用する場合には、ケーシング４００の内側に嵌着する遠隔操作ロボット等の特別の修復装置を空隙の位置まで移動できる。次いで、歯の歯髄腔を充填するプロセスと同様の方法で空隙を追加のシーラントで埋めることによって修復を行うことができる。
【００４３】
本発明のケーシングの多数の雌相互連結体４０２Ｂ、４０２Ｃ、及び４０２Ｄは、障壁５００を組み立てる上で追加の融通性を提供する。例えば、障壁が、破損したオーガーヘッド、穿孔ヘッド、又はドリルビットを回収する可能性が制限される、放射性物質を含む問題のゾーンの周囲等の領域や、オーガーヘッド、穿孔ヘッド、又はドリルビットの回収費用、又は破損したケーシング４００を交換する費用が高い領域に配置される場合には、図６に示すように、破損した区分の周囲を取り囲むことによって障壁５００を形成できる。ケーシング区分４００Ａが、壊れたドリルビット等の破損を被った。ケーシング４００Ａを取り出して再度挿入するのでなく、ケーシング４００Ｃを前のケーシング４００Ｂの下に据え付け、最も下側の相互係止構造に相互係止させる。隣接したケーシング区分４００Ｄを据え付けてケーシング４００Ｃに、破損したケーシング４００Ａの真下に相互連結する。更に二つのケーシング４００Ｅ及び４００Ｆを同様にケーシング４００Ｄから相互連結し、周囲の取り囲みを完了する。かくして、障壁５００は、無駄な時間、機器の修理、又は破損したケーシング４００Ａの回収を必要とせずに完成する。
【００４４】
本発明のケーシングは多数の相互連結方向を備えているため、問題のゾーンを収容するために横方向に段をなした図６のＡの障壁５０２及び長さ方向に段をなした図６のＢの障壁５０４等の障壁を形成するのにも使用でき、他の地下包含構造を必要としない。周囲を取り囲むことができ且つ段をなして設置できるため、地中の物体の周囲に不規則な形状の障壁を形成するのに本発明のケーシングを使用できる。
【００４５】
次に図７のＡ及びＢを参照すると、問題のゾーン及び／又は障壁５００の一体性を監視するための様々なセンサが設けられた「スマート」ケーシング区分４００Ｇが考えられている。これらのセンサは、所望に応じて内部に設けられていてもよいし、外部に設けられていてもよい。先ず最初に外部センサを参照すると、汚染物存在／濃度センサ６０６がスマートケーシング区分４００Ａの外面６０８の凹所に設けられており、汚染物の種類及び濃度の両方を、浸出液１０６中に存在しようと土の中に存在しようと計測する。同様に、分布センサ６１０がスマートケーシング区分４００Ｇの外面６０８の凹所に設けられており、土１０４の中の汚染物１０８及び／又は浸出液１０６の空間的分布を計測する。同様に、放射線検出−計測（「ＲＤＭ」）センサ６１２がスマートケーシング区分４００Ｇの外面６０８の凹所に設けられており、問題のゾーン１００の放射線活性を監視し且つ報告する。一実施例では、汚染物存在／濃度センサ６０６、分布センサ６１０、及びＲＤＭセンサ６１２は、相補的相互係止構造４０２Ａ及び４０２Ｂ（又は４０２Ｃ、４０２Ｄ、等）から遠隔の位置でスマートケーシング区分４００Ｇに設置されている。
【００４６】
夫々の検出機能に加え、存在／濃度センサ６０６、分布センサ６１０、及びＲＤＭセンサ６１２は、演算処理及び分析を行うための実時間データ管理システム６１４にデータを送るように形成できる。実時間データ管理システム６１４は、ハードウェア、ソフトウェア、センサ出力、位置情報、及びデータ分析機能を一体化したコンピュータシステムである。
【００４７】
様々な異なる種類のセンサが、汚染物存在／濃度センサ６０６、分布センサ６１０、及びＲＤＭセンサ６１２の機能を行うのに適していると考えられる。詳細には、汚染物存在／濃度センサ６０６の機能は、表面音響波（ＳＡＷ）センサ又は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等のソリッドステートセンサによって、並びにフーリエ変換赤外線分光計（ＦＴＩＲ）、時間領域電磁装置、等によって実行できる。時間領域電磁装置は、この装置が置かれた媒体の導電率及び誘電率を計測することによって汚染物の存在、位置、及び濃度を計測し、分布センサ６１０の空間分布計測機能を実行するのに適している。ＲＤＭセンサ６１２の放射線検出機能及び計測機能は、γ線分光測定、プラスチックシンチレーター、シンチレーティングファイバ、微小チャンバ検出器、等によって行うことができる。本発明は、本明細書中に説明した機能性を提供する様々な他の種類のセンサをその範疇で考えている。
【００４８】
図７のＡ及びＢに示すように、スマートケーシング区分４００Ｇは、多くの異なる機能を実行するための様々な内部センサを更に含む。これらのセンサはスマートケーシング区分４００Ａの内部に設けられているため、設置の進行中に設備の様々な特徴を監視できる。長さ方向で連続したケーシング区分４００間の接合部が浸出液１０６及び汚染物１０８に対する潜在的漏洩路を提供することに鑑みると、これらの接合部の一体性が特に問題である。従って、接合部一体性センサ６１８は、スマートケーシング区分４００Ｇと長さ方向で隣接したケーシング区分４００との間の接合部の一体性を評価する。即ち、接合部一体性センサ６１８は、浸出液１０６及び／又は汚染物１０８を漏出することがある亀裂、空隙、又は他の欠陥がケーシング間の接合部に存在するかどうかを決定し、接合部一体性センサ６１８は、更に、ケーシング間接合部での亀裂及び空隙の発生及び成長を検出するのである。存在／濃度センサ６０６、分布センサ６１０、及びＲＤＭセンサ６１２と同様に、接合部一体性センサ６１８は、演算処理及び分析を行うための実時間データ管理システム６１４にデータを送るように形成されているのがよい。
【００４９】
接合部の一体性は、任意の所望の適当な方法で評価できる。例えば、スマートケーシング区分４００Ｇ等の構造の亀裂及び大きな空隙を検出する音響／超音波時間領域反射率センサを使用できる。更に、ケーシング４００の歪みを計測するのにファイバ光学原理を使用し、これによってケーシング４００の空隙及び亀裂の発生及び成長を検出する周知の光ファイバセンサを使用できる。接合部の一体性を様々な異なる方法で有意に評価できるため、計測を直接的に又は間接的に行って接合部の一体性を評価するのに適した任意の種類のセンサを使用できる。更に、上述の種類のセンサは、スマートケーシング区分４００Ｇ自体の一体性を評価するのにも等しく適しており、即ち接合部の一体性の用途のみに限定されない。
【００５０】
スマートケーシング区分４００Ｇは、ケーシング４００の構造及び接合部の一体性を評価するためのセンサが設けられていることに加え、浸出液１０６及び汚染物１０８の移行及び漏れを検出するための移行センサ６２０を更に含む。移行センサ６２０は、例えば、スマートケーシング区分４００Ｇを通って漏出することがある揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）を計測するための光波分光学的機能を備えたファイバ光学装置を含むセンサであってもよい。しかしながら、化学物質の移行、ＶＯＣｓの放出、等の計測に適した他の移行センサは、本発明の範疇に含まれるものと考えられる。図７に示すように、移行センサ６２０は、演算処理及び分析を行うための実時間データ管理システム６１４にデータを送るように形成されているのがよい。
【００５１】
スマートケーシング区分４００Ｇは、障壁５００又はケーシング区分４００Ｇの破損の前兆を確認するための一つ又はそれ以上の予測センサ６２２を更に含む。一つの可能な予測センサ６２２は、障壁５００の誘電的透過性及び／又は誘電率の変化を計測する。別の態様では、予測センサ６２２は、障壁５００の抵抗の変化を計測するのに使用できる電源及び対応するアンテナアレイ（図示せず）であってもよい。障壁５００の設置時に計測したベースラインからの抵抗の変化は、破壊を表示する。
【００５２】
予測センサ６２２は、更に、ケーシング４００を通る導電路を検出するための犠牲陰極等であってもよい。ケーシング４００を通る導電路が存在するということは、ケーシング区分４００の破損が最終的に起こったということを示す。導電路がある場合にのみ電気化学的作用が生じるため、犠牲陰極での電気化学的作用はこのような破損の予測に役立つ。これは、腐食に対する更なる保護を提供する。別の態様では、このような保護を行うため、電気化学的外部電位差源を設けることができる。他のセンサと同様に、予測センサ６２２は、演算処理を行うための実時間データ管理システム６１４にデータを送ることができる。
【００５３】
障壁の一体性を確認するため、上文中に大まかに説明したセンサを備えた障壁５００を使用して多くの試験を行った。例えば、相互係止空隙欠陥は、超音波又は他の非破壊的ライン走査をケーシング４００の壁と雄相互係止構造４０２Ａとの間に導入することによって検出でき、雌相互係止構造４０２Ｂ、４０２Ｃ、及び４０２Ｄ内の相互係止シーラントに空隙欠陥がないことによりシールの一体性を確認する。様々なケーシング輪郭に亘って多数回の走査を行うことができる。同様に、超音波又は他の非破壊的ライン走査をケーシング４００の壁と雄相互係止構造４０２Ａとの間に導入することによって相互係止結合の欠陥を検出でき、ケーシング４００の壁又は雄相互係止構造４０２Ａの表面に結合欠陥がないことによりシールの一体性を確認する。ケーシング端接合部（ケーシング区分の端部と端部とが接合されている）の欠陥もまた、超音波又は他の非破壊的ライン走査をケーシング端接合部に亘って導入することによって検出でき、空隙又は結合欠陥がないことによりシールの一体性を確認する。多数回の走査は、これらの試験の各々について行うことができる。
【００５４】
スマートケーシング４００Ｇは、問題のゾーン１００を臨界について監視するのにも使用できる。例えば、問題のゾーン１００が核分裂性同位元素を含有する場合、これらは、十分な量及び濃度で存在する場合に臨界状態に達する場合がある。ＲＤＭｓ及び存在／濃度センサを障壁５００上で又は障壁に連結して使用し、臨界状態に達する前に潜在的警報を提供するため、問題のゾーン内のこのような同意元素の濃度を監視できる。
【００５５】
本発明に従って形成された障壁を使用し、様々な処理を実施できるということは理解されよう。例えば、障壁５００を通る流れを制限することによって、問題のゾーンを通る浸出液又は他の環境汚染物の流量を制御できる。これにより、問題のゾーン１００の飽和速度（又は障壁５００の表面の半透性部分の飽和速度）を制御し、処理速度を最適化できる。
【００５６】
埋めた廃棄物に関して本発明を説明したが、本発明のシステム及び方法にはこの他の用途がある。例えば、有孔ケーシング又は半透性ケーシングを持つ障壁５００は、問題の鉱物を採取するための採掘作業で使用できる。例えば、障壁５００は、問題の鉱物をケーシング内に採取する地層に形成される。採掘した材料は所定レベルに達したとき、これをケーシング内の収集器から容易に取り出すことができる。この他の用途には、農業の目的に使用される有孔障壁５００が含まれる。例えば、農地の灌漑に使用される水は、代表的には特定の場所に排出される。有孔ケーシングを持つ汚染物障壁５００は、排出領域に設置でき、排水の流れを所望の通りに差し向けるドレンタイルと同様に作用する。ケーシング４００は、土壌や地下の地層を安定化させるのにも使用でき、又は建設物、トンネル、又は他の人口構造物の構造用の構造的支持体を提供するのにも使用でき、地下水を逸らすのにも使用でき、又はダムの建設時の水文学的安定化を提供するのにも使用できる。
【００５７】
本明細書中に説明した装置及び方法の詳細は、本発明の概念及び範囲から逸脱することなく大幅に変化させることができるということは理解されよう。特許請求の範囲のみが、本明細書中で考えられており且つ本明細書中に説明した本発明の範囲を決定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
問題の汚染されたゾーンの下にケーシング区分を設置する、本発明の地下障壁の第１実施例による小型トンネル堀り装置の部分断面斜視図であり、図１のＡは、本発明による地下障壁の第２実施例の側面図であり、図１のＢは、本発明による地下障壁の第３実施例の側面図である。
【図２】
本発明によるケーシング区分の第１実施例の斜視図である。
【図３】
互いに相互係止した状態で示す、本発明によるケーシング区分の幾つかの変形例の正面図であり、図３のＡは、本発明に従って形成された雄相互係止構造の一部の背面図であり、図３のＢは、本発明に従って形成された雄相互係止構造の幾つかの別の実施例の図である。
【図４】
図４のＡは、本発明によるケーシング区分の別の実施例の正面図であり、図４のＢは、本発明によるケーシング区分の追加の実施例の正面図であり、図４のＣは、問題のゾーンの処理で使用するために変更した図４のＢの実施例の正面図であり、図４のＤは、問題のゾーンからの環境汚染物の処理で使用するために変更した図４のＢの実施例の別の正面図である。
【図５】
本発明による相互係止凹所の一実施例の断面図である。
【図６】
本発明に従って形成された障壁の一区分の正面図であり、図６のＡは、本発明に従って形成された障壁の別の区分の正面図であり、図６のＢは、本発明に従って形成された障壁の更に別の区分の側面図である。
【図７】
図７のＡ及びＢは、問題のゾーン及び障壁を監視するために複数のセンサを関連して備えたケーシング区分の概略図である。
【符号の説明】
１００  問題のゾーン
１０２  埋めた廃棄物
１０４  土
２００  壕
３００  小型トンネル堀り装置
３０２  オーガーヘッド
５００  障壁
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004518528.tif 000041
2004518528.tif 000042
【国際調査報告】
2004518528.tif 000043