JP2004518528A - System for managing and containing subsurface objects, components thereof, and related methods - Google Patents

System for managing and containing subsurface objects, components thereof, and related methods Download PDF

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    • E02D19/185Joints between sheets constituting the sealing aprons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
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    • B09B1/00Dumping solid waste
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09CRECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
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    • B09C1/002Reclamation of contaminated soil involving in-situ ground water treatment
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02D31/00Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
    • E02D31/002Ground foundation measures for protecting the soil or subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
    • E02D31/006Sealing of existing landfills, e.g. using mining techniques

Abstract

【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
A system, component, and method associated with an underground containment barrier (500) are provided.
A laterally adjacent tubular casing having a male interlocking structure (402A) and a number of female interlocking structure defining recesses (402B) for receiving the male interlocking structure (402A). Use (400) to form an underground barrier (500) to contain and treat buried waste and its environmental contaminants. Multiple female interlocking structures (402B) allow the barrier (500) to be varied around objects below the surface of the earth and form barrier sidewalls. The barrier (500) can be used to process and monitor the zone in question (100).
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【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
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
This application claims priority to US Provisional Patent Application No. 60 / 267,320, filed February 6, 2001, entitled "Subsurface Object Management-Containment System." By reference to this patent, all that is disclosed in this patent is incorporated herein.
[0002]
The present invention relates generally to methods, components, and systems for in-situ inclusion and management of buried waste, contaminated media, and their associated components. These methods and devices can be used for resource recovery. More particularly, embodiments of the present invention relate to improved barriers and their installation and use to ensure the inclusion and control of exudates, gaseous phase contaminants, etc. from the zone in question.
[0003]
[Prior art]
The inclusion, management and disposal of various types of waste has been a long-standing problem. Early waste management-disposal systems were primitive, with little or no standards for disposal or the environment at that time. In countless cases, waste was only buried underground. The volume of buried waste is enormous. Some experts estimate that more than 3 million cubic meters of waste has been landfilled in the United States alone. In addition, most of the buried waste contains heavy metals such as mercury and cadmium, carcinogenic substances such as trichlorethylene, radioactive substances, and other dangerous substances.
[0004]
Although landfilling and other methods can produce aesthetically pleasing results by concealing waste, it was quickly discovered that environmental pollutants from the buried waste could enter the groundwater through the soil. This process is commonly known as leaching. Leaching of groundwater is a major concern, as groundwater is a major source of drinking and agricultural water.
[0005]
However, the pollution caused by buried waste is not limited to groundwater. At least some of the contaminated groundwater enters waterways such as streams, rivers, and lakes, thus polluting these waterways and poisoning plants and animals. Obviously, contaminated waterways pose a threat to humans, especially in the case of waterways used for recreational purposes and / or as a source of drinking water or the water itself.
[0006]
Not all groundwater pollution is due to leaching of chemicals from waste. In some cases, waste is buried in the groundwater pathways, collecting various chemicals and toxics from the waste as the groundwater flows through the waste and transferring these chemicals and toxics to other soils. And transfer to groundwater.
[0007]
While many of the problems associated with buried waste are related to the effects of leaching into groundwater, buried waste also typically involves gas that must be similarly included and managed. Releases phase contaminants. Such gas phase contaminants also contaminate soil and groundwater, generating unsafe pressures that can eventually explode and release gases into the atmosphere.
[0008]
Clean soil and groundwater are important for humans, plants and animals, as well as for the general environment. Accordingly, various methods and devices have been developed in an attempt to solve the problems caused by buried waste. These recovery methods can be broadly divided into recovery categories and inclusion categories. Recovery focuses on contaminated materials or processes designed to change the chemical composition of the contaminants to be better, while inclusion involves removing contaminants and contaminated materials from surrounding areas. Attempts to eliminate contamination problems by removing or isolating.
[0009]
Recovery methods, such as biological, thermal, and chemical processes, are problematic for a variety of reasons. In particular, many of these recovery techniques are expensive and potentially dangerous. In addition, the effectiveness of many treatments is difficult to verify, and remedial methods are not suitable for all types of contaminants. Finally, determining the appropriate recovery technique itself is a complex and time-consuming process, especially in terms of the regulations and methods governing such processing.
[0010]
Similarly, providing an in-situ containment barrier is problematic. One well-known method of inclusion is to simply dig and remove contaminated soil for treatment and / or disposal. This method is expensive and time consuming, and often only moves the problem to another location. Other methods of inclusion include placing vertical and / or horizontal barriers around the buried waste. Theoretically, this method is attractive because it does not involve digging or the like involving the buried waste.
[0011]
However, conventional containment or barrier systems have various disadvantages, including lack of robustness, continuity, and integrity. These disadvantages include exposure to concentrated saline and saturated solutions of calcite and gypsum, exposure to extreme thermal gradients typically experienced in freezing / thawing zones, and exposure to stress caused by soil migration. Is a function of many factors associated with the environment in which the containment or barrier system is located, including but not limited to, etc.
[0012]
Hydraulic conductivity, the rate at which liquids or hazardous materials flow through barriers, is unacceptably high for some barrier systems, and other conventional barrier systems are capable of penetrating various soils such as hard rocks and sand. Not particularly suitable. Another disadvantage is that many barrier systems do not provide a method for assessing barrier integrity during and after installation. This is complicated by the lack of long-term monitoring of contaminated zones and leachates from contaminated zones in many barrier systems. The inability to monitor barrier systems to isolate hazardous waste is unacceptable, as it could pose a hazard to the surrounding environment. The lack of robustness, continuity, and integrity of known containment systems has a very detrimental effect on these systems and requires confirmation and evaluation of the effectiveness of these containment and barrier systems. It cannot be done easily.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, there is a need for improved in-situ inclusion systems and methods for installing these systems. An containment system that can contain, collect, and / or treat environmental contaminants that would otherwise escape from the zone in question if not provided is advantageous. Such environmental contaminants include, but are not limited to, leachables, gas phase contaminants, waste, water, and any other material that is desired to be included, collected, and / or treated. Not done.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes systems and methods for underground inclusion barriers. A tubular casing with a male interlocking structure and a number of cooperating female interlocking recesses is used to form an underground barrier for containing and treating buried waste and its environmental contaminants. The multiple interlocks allow the barrier to be varied at locations around the subsurface object, forming barrier sidewalls. Barriers can be used to treat and monitor zones of interest containing contaminants.
[0015]
A male interlock structure and a cooperating female interlock recess are used to interlock the casing sections to adjacent sections. A sealant is located in the recess. The sealant is placed before the connection of adjacent casing sections or after the formation of the interlock. Thermoplastic sealants can be used to allow resealing by reheating and reforming the seal if a breach occurs.
[0016]
Barrier formation methods include methods to reduce the ingress of foreign objects into the interlock during formation by the block, and methods of using the barrier structure to collect and contain contaminants. The component can also be used to treat the zone in question by removing contaminants therefrom or by introducing the desired material therein.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The threat to the environment caused by buried waste begins when contaminants from the buried waste enter groundwater. Once groundwater is contaminated, the potential damage is significant. This is because groundwater typically flows into rivers and lakes, which are often sources of drinking and irrigation water. Thus, the contaminants from the originally buried wastes permeate plants, animals and humans.
[0018]
A containment system with a barrier according to the principles of the present invention addresses these and other concerns about buried waste by isolating the containment zone in question, thereby providing several significant advantages. The systems, methods, and devices of the present invention can form continuous barriers of various sizes and configurations. Such barriers can be installed in a variety of geology, from soft soil to hard rock, in both saturated and unsaturated zones. Systems and methods for establishing barriers and demonstrating the structural integrity of the barriers are also within the scope of the invention.
[0019]
As used herein, the term "buried waste" refers to construction waste, such as timber and concrete blocks, valves, ion exchange resins, and laboratory equipment, such as heat exchangers, oil and Concerning but not limited to maintenance equipment such as grease, soil removal materials such as paper, rags, and plastics, hazardous and radioactive materials, and any other type of waste or garbage buried underground Not done. Chemicals and other substances that leave the buried waste and leach into the surrounding soil and groundwater are also included in the term buried waste. The term "zone of interest" relates to the area or volume of soil containing buried waste. Containment systems are typically designed to isolate the zone of interest from the surrounding soil and water so that buried waste and associated leachables are geographically confined to the zone of interest.
[0020]
The present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Such use of the accompanying drawings to describe the present invention should not be construed as limiting the scope of the invention. Rather, the accompanying drawings are intended to provide illustrative embodiments of the present invention. Further, the accompanying drawings are not to scale. It will be understood that other embodiments of the present invention are also contemplated and such other embodiments are within the scope of the present invention.
[0021]
FIG. 1 shows a zone of interest 100 to be isolated by a first embodiment of a barrier 500 according to the principles of the present invention. To include the zone of interest 100, first, a trench 200 (only one of the trenches is shown) is drilled on either side of the zone of interest 100 containing the buried waste 102. Next, the small tunnel excavator 300 is placed in the trench 200. Although the ditch 200 facilitates placement of the small tunnel digging device 300, formation of the ditch 200 may be omitted in some embodiments. When excavating the trench 200, the removed soil, if contaminated, can be disposed of by appropriate and approved methods. In addition, soil excavated by tunneling equipment 300 is collected, carefully examined, and disposed of in a similar manner.
[0022]
One type of small tunnel excavator 300 is known as a small tunnel excavator or micro TBM. In the presently preferred embodiment, the mini-tunneling apparatus 300 includes an auger head 302 or the like for performing rotary excavation of the soil 104. However, it is contemplated that the barrier system of the present invention can be installed on any of a number of different types of soils and rocks, or combinations thereof. Thus, "double-tube down the hole" drills (preferable for hard soils and soft rocks), rotary percussion drills (preferable for hard rocks), multifaceted tunnel excavators, multifaceted Systems encompassed by other drilling equipment, including but not limited to sealed dead tunnel excavators, sealed dead tunnel excavators in combination with horizontal cutting screw augers, pipe propulsion machines, curved pipe propulsion machines, trench cutters, etc. That is, installing a barrier system is considered to be within the scope of the present invention. The digging speed and the installation speed that can be obtained are about 50 m / day when digging soft soil, and about 25 m / day when digging hard soil and soft rock. In case of excavation, it is about 8m / day.
[0023]
In order to include the buried waste in the zone in question, the mini-tunneler 300 sequentially drills a plurality of parallel tunnels below the zone in question. Preferably, each tunnel has a substantially circular cross section. However, the invention contemplates various other different cross-sectional shapes within its scope. Each tunnel in FIG. 1 begins with a bunker 200 and ends with a bunker 200 (not shown) provided on the other side of zone 100 in question. The mini-tunneling apparatus 300 lines each tunnel with a longitudinally adjacent casing section 400 so as to form a tube 401 inside each tunnel as the drill advances. One of the functions of these casing sections 400 installed during tunnel digging is to support already excavated portions behind the auger head 302 or other excavating head. The casing section 400 has an elongated hollow body 409 having a length that defines a longitudinal axis and a perimeter about the longitudinal axis. The body 409 may have any desired cross-sectional shape. Casing section 400 is optimally formed of ropes, ceramics, composites, polymers, and other materials selected according to the desired or required compressive strength, flexibility, and corrosion resistance of the resulting barrier. And formed according to methods well known in the art. Different casing materials can be selected and used to provide and protect appropriate protection against various types of waste, to collect or include other materials, or to support other structures It will be understood that. Casings 400 include a corrosion resistant coating, such as epoxy, a polymer such as polytetrafluoroethylene (Teflon (Teflon is a registered trademark) polymer), a bonded ceramic or polymer, to extend their useful life. Is good. In one exemplary embodiment, each casing section 400 has a diameter of about 0.5 m and a length in the range of about 50 m to about 150 m.
[0024]
FIG. 1A shows a second embodiment of a barrier 500A used to encompass the zone in question. In the embodiment of FIG. 1A, a single trench 200A is excavated on one side of zone 100A in question. This can be done if desired or if the second trench 200A cannot be located due to the subsurface object 201. Barrier 500A is formed by excavating a laterally adjacent tunnel and lining with casing section 400 as described hereinabove, and by casing section 400 extending from ground surface S to a single trench 200A. The only difference is that a barrier is formed.
[0025]
FIG. 1B also shows another embodiment of a barrier 500B that can be used to encompass the zone of interest 100B. Drill a central tunnel 202 below the zone in question. Two trenches 200B are excavated on either side of the zone in question 100B substantially parallel to the central tunnel 202, and a casing 400B is placed in a laterally adjacent tunnel drilled from each trench 200B to the central tunnel 202, and a barrier 500B To form A single section of casing 400 may be used in each of the bunker-to-tunnel spans and barrier 500B may be formed without end-to-end joints between casing sections 400B. The central tunnel 202 can be used to collect leachate from certain embodiments of the barrier 500B, as described in further detail herein below, or for other monitoring and maintenance of the system.
[0026]
FIG. 2 illustrates one embodiment of a casing 400 that includes complementary interlocking structures 402A and 402B configured to interlock laterally adjacent casing sections 400. FIG. The structure 402A is a T-shaped (cross-section) male interlocking structure located along the longitudinal axis and located outside the casing section 400. Each structure 402B is an externally disposed female interlock that defines a channel 405 that opens into the access slot 455. In some preferred embodiments, there are three female interlocks 402B and male interlocks 402A spaced 90 ° relative to each other around casing 400. These complementary interlocking structures 402A and 402B provide a number of advantages. For example, laterally adjacent casing sections 400 can be positively interlocked using these structures, and once the first tunnel is pierced and lined with casing section 400, its complementary interlocking structure 402B is laterally interlocked. Helps to accurately and reliably guide the complementary male interlocking structure 402A of the directionally adjacent casing sections 400, thus ensuring that these casing sections 400, and thus the barrier segments 500, as a whole are accurately positioned and oriented It is done. In addition, multiple female interlocks 402B allow for flexible interconnection between casing sections 400. This is discussed in detail in connection with FIGS. Once in place, the space or volume within the female bore structure 402B, into which the central bore 403 of the casing 400 and the interlocking body 402A do not enter, is filled with a sealant such as grout or bentonite, and further described below. As discussed above, the opacity of the barrier 500 is further improved.
[0027]
FIG. 3 illustrates several embodiments of a casing 400 that are interconnected laterally to form a section of a barrier 500 that can be used in accordance with the teachings of the present invention. Casing 400A includes a generally T-shaped (cross-sectional) male interlock 402A disposed on the outer surface of casing 400A and extending along its longitudinal axis. Casing 400A further includes one or more female interlocking structures 402C formed as internal channels 404 accessible through access slots 455 from the exterior of casing 400A. Because the barrier 500 is formed by interlocking the laterally adjacent casings 400A, the interlocking space between the outer surfaces of the body of each casing 400A is provided by receiving the interlocking structure 402A in the channel 404. It can be reduced or eliminated, and a more robust barrier 500 can be formed.
[0028]
A number of weep slots 405 are formed in the walls of the inner channel 404. When a sealant, such as grout or bentonite, is injected into the central bore 403, these sealants pass through the weeping slot 405 and into the interlocking space, filling and sealing both the bore 403 and the interlocking volume in one operation. I do. A part of the casing 400A is preferably formed of a semi-permeable material such as a porous ceramic through which air can pass. When the central bore 403 is filled with the sealant, the displaced air exits the casing 400A through the semi-permeable material. The semi-permeable material becomes impermeable because the pores are filled with a sealant. This reduces the problems of void formation and air bubble formation during the injection of sealant such as grout.
[0029]
One potential problem associated with the placement of the casing sections is that external materials, such as mud and debris, can enter the channels of the female interlocking structures 402B and 402C. These mud and debris prevent the male interlocking structure 402A from entering. Techniques for reducing this problem are included in the scope of the present invention. Casing 400B includes a frangible seal 406 disposed over the external opening of female interlocking structure 402C. The frangible seal 406 uses a ceramic, composite, thin profile made of frangible metal, a membrane (such as neoprene), or casing in the treatment of the zone of interest 100 (the channel of the female interlocking structure 402B or 402C). May be formed of any suitable material, such as a selectively permeable material, to assist in the interlocking itself. When the casing 400B is installed, the fragile seal prevents foreign matter from entering the female interlock 402C. When installing adjacent casing 400B, its male interlocking structure 402A is inserted through access slot 455 along the length of female interlocking structure 402B. Frangible seal 406 is broken, disengaged, or cut by the male interlock. This is aided by a pointed or beveled leading edge 411 as shown in FIG.
[0030]
It will be appreciated that the frangible seal 406 includes a seal such as a neoprene film that can be placed over the access slot 455. The seal 406, when cut by the pointed leading edge, remains in place and forms a seal between the female interlocking structure 402B and the inserted male interlocking structure 402A. It can be seen that this seal prevents leakage from the enclosed volume of the bore 403 and the interlock during filling. To determine if voiding or other changes have occurred that reduce the effectiveness of the barrier 500, the volume of sealant injected therein can be measured and appropriate corrective measures can be taken.
[0031]
Another technique for addressing the foreign matter problem is illustrated by casing 400C. The female interlocking structure 402D is filled with a sealant such as soft grout 410. When installing the casing, no foreign matter can enter the pre-filled female interlock 402D. When installing the adjacent casing 400C, the male interlock structure 402A is inserted through the access slot 455 along the length of the female interlock 402D. A sealant, such as soft grout 410, is displaced (this can be aided by the pointed or angled leading edge 411 shown in FIG. 3A), which process includes a ramp provided on the head 462 of the male interlocking structure. Can be further assisted by the leading edge 413). Thus, a seal between adjacent casings 400C is formed by interlocking. The displaced grout 410 at least partially exits female interlock 402D around the male interlock and remains on the male interlock to form an additional seal.
[0032]
FIG. 3B shows many different embodiments of a head 462 and neck 464 that can be used for the male interlocking structure 402A. It will be appreciated that any structure can be used that can be slidably inserted into the channel 404 through the access slot 455 and that stays in the channel and does not come off laterally. An embodiment in which the magnifying head 462 is angled outwardly can be used to achieve an improved seal by contacting B of the channel 404 when a force is applied to the barrier 500B in the lateral separation direction.
[0033]
FIG. 4A illustrates another embodiment of a casing 400D formed in accordance with the principles of the present invention. Casing 400D includes four female channels 422, three of which are used to form female interlocking structure 402E with access slots 455. A central chamber 420 is formed between the female channels 422, either by their internal walls or as a separate structure. An integral grout injection manifold 424 is formed by the sidewall 427 of the female channel 422 and the outer wall 429 of the casing 400D. To form an impervious seal between adjacent casings 400D, a sealant can be injected into a suitable manifold 424, and the sealant flows through the leaching slots 405 into the interconnected structural volume. If the female channel 422 is pre-filled with a sealant such as soft grout, the sealant can flow out of the channel 422 and into the manifold 424 through the weep slot 405 when displaced by the male interconnect 402A. This allows an impermeable sealant to be formed between adjacent casings 400 without having to fill the entire casing with a sealant or forming a separate grout injection manifold. In another aspect, grout channels 407 located on the outer surface of casing 400D can be used to direct a flow of sealant across the surface of casing 400D to form an additional sealing layer on barrier 500. Of course, it will be appreciated that for this additional sealing layer, a grout flow opening 409 may be formed directly on the outer surface of the casing 400 to allow passage of the sealant injected therein.
[0034]
FIG. 4B illustrates another embodiment of a casing 400E formed in accordance with the principles of the present invention. Casing 400E houses an inner tube 440, which may be a square tube. As with the other embodiments discussed herein, a male interlock 402A is mounted on the outer surface of casing 400E. A female interlock 402F is formed along the length of the casing 400E by the longitudinal access slot 455, and the space between the inner tube 440 and the outer wall of the casing 400E forms an inner chamber 441.
[0035]
Embodiments of the casing similar to those shown as 400D and 400E are easy to manufacture because they can be formed despite welding performed outside the pipe. For example, inner tube 440 or central chamber 420 and female channel 422 can be formed by welding flat pieces to form a desired shape. The additional pieces are then welded to the internal structure to form the outer surface of casing 400. When using curved pieces, use accurate jigs and maintain proper positioning. This reduces labor costs associated with manufacturing the casing and eliminates the need for special welding tools to work in the interlock. Of course, after forming the internal structure by a suitable method such as welding, it may be slidably inserted into the casing 400, coupled thereto by a method such as welding, and the access slot 455 may be cut into the outer surface of the casing 400. It will be understood that.
[0036]
Embodiments of the casing with a central chamber 420 or inner tube 440 further add another level of flexibility to monitor and correct underground conditions. FIG. 4C shows a casing 400E suitable for such purpose. Inner tube 440 and inner chamber 441B used to interlock with another casing 400 are filled with sealant 442 to form an impermeable barrier. The uppermost inner chamber 441A is left unfilled. The longitudinal access slot 455A is open (either left open or covered with a permeable material) to allow liquid or gaseous environmental contaminants to flow. . Environmental contaminants flow from the zone in question through opening 455A into interior chamber 441A. Environmental contaminants then flow down the casing 400E (which may be inclined) through the inner chamber 441A and are collected for filtration, monitoring, or other purposes. If the barrier 500 includes a central tunnel 202, as in the embodiment shown in FIG. 1B, the environmental contaminants are collected and treated or flow to the tunnel 202, through which the collection location is collected. Flows up to Lower inner chamber 441C can be used to monitor barrier 500 and casing 400 for integrity, as discussed herein below. The remaining internal chamber 441D (or any other unused chamber) is filled with a sealant to provide additional structural support or protection for the barrier 500.
[0037]
As shown in FIG. 4D, casing 400E provides a reaction section or component that can extend the life of the barrier, provide maintenance, or pre-treat material that passes through the selectively permeable portion of barrier 500. May be included. The longitudinal access slot 455A allows leachate (shown as arrow 108) or other liquid or gaseous environmental contaminants to flow through this slot to the uppermost internal chamber 441A of the casing 400E of FIG. 4D. Can be. One or more layers of reactive material are contained within inner tube 440. Environmental contaminants may flow through openings or passages 470 into the inner tube 440 and contact the reaction layer 446A within the tube. The reaction layer 446A targets specific contaminants, either by filtration or by reaction with the contaminants. Multiple layers 446A, B, C, etc. can be used to selectively treat a large number of different contaminants sequentially. Layers 446A, B, C, etc., may be formed as reaction trays or barrier slugs that can be removed from the barrier and replaced when the reaction layer 446A is depleted, and are intended for different contaminants in different areas of the barrier. It may be formed as follows.
[0038]
After passing through the reaction layer, the environmental contaminants can exit the casing through the lower longitudinal opening 443C (again through an opening or passageway (not shown)), or through the inner tube 440. Along the floor or lower interior chamber 441C (the lower longitudinal opening 455C is sealed), it can flow to a collection location such as the central tunnel 202 (see FIG. 1B). A number of different reaction layers 446 may be arranged along the axis of casing 400 so that a series of desired treatments are applied to environmental contaminants flowing down the reaction casing. It will be appreciated that the barrier 500 can thus be used to collect collected and processed gas phase contaminants that have passed through or exited the zone in question. Negative pressure may be applied through the selectively permeable wall of casing 400 to extract gas phase contaminants. Conversely, heat, chemicals, or biological agents can be delivered to the zone in question through selectively permeable walls of casing 400. To thoroughly treat the zone in question, active reaction treatments and reaction layers can be used.
[0039]
If seismic activity occurs, the barrier 500 may slip, settle, or otherwise move. Accordingly, it would be advantageous to provide a mechanism that absorbs slight movement of the casing 400 without compromising the continuity of the barrier 500, or that facilitates its repair. If the sections of the casing 400 are welded together, any movement will require that the broken seal be rewelded. FIG. 5 shows several methods for sealing the interlocking space that can reduce the need to resort to such measures.
[0040]
Male interlock 402A is at least partially embedded in sealant 460 to form an impermeable seal in interlock space 462. The sealant 460 may be a material having a certain degree of elasticity that allows the male interlock 402A to move to some extent with respect to the interlock space 462. For example, a sealant made of bentonite, wax, rubber, polysiloxane, and polymer can provide a seal that allows some movement of the embedded male interlock 402A without breaking the impermeable seal. . By leaving additional space in the interlock space 462 without sealant, the likelihood of maintaining a seal with these resilient sealants is improved. Some of these sealants 460, such as thermoplastic polymers, also have some "self-healing" properties, flow or move slowly, and re-create a split seal without further interference. .
[0041]
If the sealant 460 is a thermoplastic material, such as a wax or a thermoplastic polymer, the sealant 460 may be located in the interlock space 462 before installing the casing 400 in the barrier 500. The sealant 460 conforms to the periphery or part of the interlocking space 462 so that the male interconnect 462 can be inserted into this space without interference. Heat is then applied to soften the thermoplastic sealant and flow it into place, forming an impermeable seal between adjacent casings 400. If seismic activity or other phenomena cause a later tear in the impervious seal, this will not damage the casing 400 and will reflow by reheating the seal to reform the impervious seal. it can. The heat may be provided by pumping heated air or flow into the central bore 403 or the central tube 440 of the casing 400, or by heating the casing 400 if the casing 400 is formed of a thermally conductive material. Can be added in any suitable way.
[0042]
If a more general sealant 460 such as grout or bentonite clay is used, a special repair device such as a remote-controlled robot that fits inside the casing 400 can be moved to the position of the gap. The restoration can then be performed by filling the void with additional sealant in a manner similar to the process of filling the pulp cavity of a tooth.
[0043]
The multiple female interconnects 402B, 402C, and 402D of the casing of the present invention provide additional flexibility in assembling the barrier 500. For example, a barrier may be an area, such as around a zone of interest containing radioactive material, where the possibility of collecting a damaged auger head, drilling head or drill bit is limited, or an auger head, drilling head or drill bit. When located in an area where recovery costs or replacement of a damaged casing 400 is high, a barrier 500 can be formed by surrounding the damaged section, as shown in FIG. Casing section 400A has suffered a break, such as a broken drill bit. Rather than removing and reinserting the casing 400A, the casing 400C is installed below the previous casing 400B and interlocked with the lowermost interlocking structure. The adjacent casing section 400D is installed and interconnected to the casing 400C just below the damaged casing 400A. Two more casings 400E and 400F are similarly interconnected from casing 400D to complete the surrounding enclosure. Thus, the barrier 500 is completed without the need for wasted time, equipment repair, or recovery of the damaged casing 400A.
[0044]
Because the casing of the present invention has a number of interconnecting directions, the barrier 502 of FIG. 6A and the longitudinal step of FIG. 6A are laterally stepped to accommodate the zone of interest. It can also be used to form barriers such as B barrier 504 and does not require other underground containment structures. The casing of the present invention can be used to form irregularly shaped barriers around underground objects because it can be surrounded and stepped.
[0045]
Referring now to FIGS. 7A and 7B, a "smart" casing section 400G provided with various sensors for monitoring the integrity of the zone and / or barrier 500 in question is contemplated. These sensors may be provided internally or externally as desired. Referring first to the external sensors, a contaminant presence / concentration sensor 606 is provided in a recess in the outer surface 608 of the smart casing section 400A, so that both the type and concentration of the contaminants are likely to be present in the leachate 106. Measures to be in the soil. Similarly, a distribution sensor 610 is provided in a recess on the outer surface 608 of the smart casing section 400G to measure the spatial distribution of contaminants 108 and / or leachate 106 in the soil 104. Similarly, a radiation detection and measurement ("RDM") sensor 612 is provided in a recess in the outer surface 608 of the smart casing section 400G to monitor and report radiation activity in the zone 100 in question. In one embodiment, the contaminant presence / concentration sensor 606, distribution sensor 610, and RDM sensor 612 are located in the smart casing section 400G at a location remote from the complementary interlocking structures 402A and 402B (or 402C, 402D, etc.). is set up.
[0046]
In addition to their respective detection functions, the presence / concentration sensor 606, distribution sensor 610, and RDM sensor 612 can be configured to send data to a real-time data management system 614 for processing and analysis. The real-time data management system 614 is a computer system that integrates hardware, software, sensor output, position information, and data analysis functions.
[0047]
A variety of different types of sensors may be suitable for performing the functions of contaminant presence / concentration sensor 606, distribution sensor 610, and RDM sensor 612. In particular, the function of the contaminant presence / concentration sensor 606 is provided by a solid state sensor such as a surface acoustic wave (SAW) sensor or a field effect transistor (FET), as well as a Fourier transform infrared spectrometer (FTIR), a time domain electromagnetic device. , Etc. The time domain electromagnetic device measures the presence, location, and concentration of contaminants by measuring the conductivity and permittivity of the medium in which the device is located, and performs the spatial distribution measurement function of the distribution sensor 610. Are suitable. The radiation detection function and measurement function of the RDM sensor 612 can be performed by gamma-ray spectrometry, a plastic scintillator, a scintillating fiber, a micro-chamber detector, or the like. The invention contemplates various other types of sensors that provide the functionality described herein.
[0048]
As shown in FIGS. 7A and 7B, the smart casing section 400G further includes various internal sensors to perform many different functions. These sensors are located inside the smart casing section 400A so that various features of the equipment can be monitored during the installation. The integrity of these joints is particularly problematic in view of the fact that the joints between the longitudinally continuous casing sections 400 provide a potential leak path for leachate 106 and contaminants 108. Accordingly, the joint integrity sensor 618 evaluates the joint integrity between the smart casing section 400G and the longitudinally adjacent casing section 400. That is, the joint integrity sensor 618 determines whether cracks, voids, or other defects that may leak the leachate 106 and / or contaminants 108 are present at the joint between the casings, and The sex sensor 618 also detects the occurrence and growth of cracks and voids at the casing-to-casing junction. Like the presence / concentration sensor 606, distribution sensor 610, and RDM sensor 612, the joint integrity sensor 618 is configured to send data to a real-time data management system 614 for computation and analysis. Is good.
[0049]
The integrity of the joint can be assessed in any desired and appropriate manner. For example, an acoustic / ultrasonic time domain reflectance sensor that detects cracks and large voids in structures such as the smart casing section 400G can be used. In addition, fiber optics principles are used to measure the strain in casing 400, which allows the use of well-known fiber optic sensors that detect the formation and growth of voids and cracks in casing 400. Because joint integrity can be significantly assessed in a variety of different ways, any type of sensor suitable for directly or indirectly measuring to assess joint integrity can be used. Furthermore, sensors of the type described above are equally suitable for assessing the integrity of the smart casing section 400G itself, ie, not limited to joint integrity applications.
[0050]
The smart casing section 400G includes a transition sensor 620 for detecting migration and leakage of the leachate 106 and contaminants 108, in addition to being provided with a sensor for evaluating the integrity of the structure and the joint of the casing 400. In addition. The transition sensor 620 may be, for example, a sensor that includes a fiber optic device with a light wave spectroscopic feature for measuring volatile organic compounds (VOCs) that may leak through the smart casing section 400G. . However, other migration sensors suitable for measuring chemical migration, VOCs emission, etc., are considered to be within the scope of the present invention. As shown in FIG. 7, the transition sensor 620 may be configured to send data to a real-time data management system 614 for performing arithmetic processing and analysis.
[0051]
The smart casing section 400G further includes one or more predictive sensors 622 for identifying precursors to failure of the barrier 500 or casing section 400G. One possible predictive sensor 622 measures changes in the dielectric permeability and / or permittivity of the barrier 500. In another aspect, predictive sensor 622 may be a power supply and a corresponding antenna array (not shown) that can be used to measure the change in resistance of barrier 500. A change in resistance from the baseline measured when the barrier 500 was installed indicates failure.
[0052]
The prediction sensor 622 may further be a sacrificial cathode or the like for detecting a conductive path through the casing 400. The presence of a conductive path through casing 400 indicates that failure of casing section 400 has ultimately occurred. Electrochemical action at the sacrificial cathode helps predict such breakage since electrochemical action occurs only in the presence of a conductive path. This provides additional protection against corrosion. In another aspect, an external electrochemical potential difference source can be provided to provide such protection. Like the other sensors, the prediction sensor 622 can send data to a real-time data management system 614 for performing arithmetic processing.
[0053]
To confirm the integrity of the barrier, a number of tests were performed using the barrier 500 with the sensor broadly described above. For example, an interlock void defect can be detected by introducing an ultrasonic or other non-destructive line scan between the wall of casing 400 and male interlock structure 402A, and female interlock structures 402B, 402C. , And the absence of void defects in the interlocking sealant in 402D confirms the integrity of the seal. Multiple scans can be made across different casing contours. Similarly, defects in the interlocking connection can be detected by introducing an ultrasonic or other non-destructive line scan between the wall of the casing 400 and the male interlocking structure 402A, and the wall of the casing 400 or the male interlock can be detected. The integrity of the seal is confirmed by the absence of coupling defects on the surface of the locking structure 402A. Defects in the casing end joints (where the ends of the casing sections are joined) can also be detected by introducing ultrasound or other non-destructive line scans across the casing end joints, The integrity of the seal is confirmed by the absence of voids or bond defects. Multiple scans can be performed for each of these tests.
[0054]
The smart casing 400G can also be used to monitor the zone of interest 100 for criticality. For example, if the zones in question 100 contain fissile isotopes, they may reach a critical state if present in sufficient amounts and concentrations. RDMs and presence / concentration sensors can be used on or in conjunction with barrier 500 to monitor the concentration of such consensus elements in the zone in question to provide a potential alarm before critical conditions are reached.
[0055]
It will be appreciated that a variety of processes can be performed using a barrier formed in accordance with the present invention. For example, by restricting flow through barrier 500, the flow rate of leachate or other environmental contaminants through the zone in question can be controlled. Thereby, the saturation speed of the zone 100 in question (or the saturation speed of the semi-permeable portion on the surface of the barrier 500) can be controlled to optimize the processing speed.
[0056]
Although the invention has been described with respect to buried waste, the systems and methods of the invention have other uses. For example, barrier 500 with a perforated or semi-permeable casing can be used in a mining operation to extract the mineral in question. For example, the barrier 500 is formed in a formation that collects the mineral in question in a casing. When the mined material reaches a predetermined level, it can be easily removed from the collector in the casing. Other uses include perforated barriers 500 used for agricultural purposes. For example, water used for irrigation of agricultural land is typically discharged to specific locations. A contaminant barrier 500 with a perforated casing can be installed in the discharge area and acts like a drain tile that directs the drainage flow as desired. Casing 400 can also be used to stabilize soil or underground formations, or to provide structural support for the construction of constructions, tunnels, or other man-made structures to reduce groundwater. It can be used to deflect or to provide hydrological stabilization during dam construction.
[0057]
It will be understood that the details of the devices and methods described herein may be varied significantly without departing from the spirit and scope of the invention. Only the claims which are considered herein and which determine the scope of the invention described herein are set forth.
[Brief description of the drawings]
FIG.
1 is a partial cross-sectional perspective view of a small tunnel boring device according to a first embodiment of the underground barrier according to the invention, in which a casing section is installed under the contaminated zone in question, FIG. FIG. 1B is a side view of a third embodiment of the underground barrier according to the present invention.
FIG. 2
1 is a perspective view of a first embodiment of a casing section according to the invention.
FIG. 3
FIG. 3 is a front view of several variations of a casing section according to the present invention, shown interlocked with each other; FIG. 3A is a rear view of a portion of a male interlock structure formed in accordance with the present invention; Yes, FIG. 3B is a diagram of several alternative embodiments of a male interlocking structure formed in accordance with the present invention.
FIG. 4
4A is a front view of another embodiment of a casing section according to the present invention, FIG. 4B is a front view of an additional embodiment of a casing section according to the present invention, and FIG. FIG. 4B is a front view of the embodiment of FIG. 4B modified for use in treating the zone of interest, with FIG. 4D being modified for use in treating environmental contaminants from the zone of concern. FIG. 14B is another front view of the embodiment B of FIG.
FIG. 5
FIG. 3 is a cross-sectional view of one embodiment of the interlocking recess according to the present invention.
FIG. 6
FIG. 6A is a front view of one section of a barrier formed in accordance with the present invention, FIG. 6A is a front view of another section of a barrier formed in accordance with the present invention, and FIG. FIG. 6 is a side view of yet another section of the barrier that has been opened.
FIG. 7
7A and 7B are schematic illustrations of a casing section with associated sensors for monitoring the zone and barrier in question.
[Explanation of symbols]
100 problem zones
102 buried waste
104 Sat
200 bunker
300 Small Tunnel Drilling Equipment
302 Auger Head
500 barrier

Claims (66)

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。
In casing sections for use in barriers,
An elongated hollow body having a longitudinal axis, a length, and a perimeter;
Formed in a substantially co-extrusion forming a recess disposed along the length of the body and substantially parallel to the longitudinal axis, arranged in a predetermined arrangement around the body. A plurality of female interlocking structures including an access slot into the body and extending substantially parallel to the longitudinal axis and substantially extending along the length of the body attached to the body. A casing section including a male interlocking structure formed to extend into an access slot in the recess of the female interlocking slot of another casing section.
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。The casing section of claim 1, wherein the male interlocking structure has a T-shaped cross-sectional configuration. 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。2. The casing section of claim 1, wherein the male interlock includes a leading edge having at least a pointed edge. 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。The casing section according to claim 1, wherein the body is made of a material selected from the group consisting of a ceramic, a composite, and a polymeric material. 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。2. The casing section according to claim 1, wherein a portion of the casing section is made of an air-permeable semi-permeable porous material. 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。The casing section according to claim 1, wherein at least one of the plurality of female interlocking structures includes a female interlocking structure disposed on an outer surface of the body. 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。2. The casing section of claim 1, wherein at least one of the plurality of female interlocking recesses extends into the recess and extends through the access slot into the recess. A casing section including an interlocking chamber configured to receive and interlock the portion. 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。8. The casing section of claim 7, wherein the interlock chamber includes a channel inside the body. 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。9. The casing section of claim 8, further comprising at least one weeping slot in the channel connecting the channel to a bore of the elongated hollow body. 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。9. The casing section of claim 8, wherein the wall of the channel defines a grout injection manifold in association with an outer wall of the elongated hollow body. 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。The casing section of claim 1, wherein a frangible seal is located on the access slot. 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。The casing section according to claim 1, wherein the female interlocking structure is filled with a sealant. 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。13. The casing section according to claim 12, wherein the sealant comprises soft grout. 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。The casing section according to claim 1, further comprising a central tube extending parallel to the longitudinal axis inside the elongated hollow body. 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。15. The casing section according to claim 14, further comprising a first reaction layer disposed within the central tube, the first reaction layer reacting with contaminants exiting the zone in question and entering the opening of the tube. A casing section that is configured to: 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。16. The casing section according to claim 15, wherein the reaction layer comprises replaceable reactive slag. 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。The casing section according to claim 15, further comprising a second reaction layer disposed adjacent to the first reaction layer, the second reaction layer reacting with contaminants exiting the first reaction layer. The casing section is formed as follows. 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。The casing section of claim 1, further comprising a corrosion resistant coating disposed on the body. 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。20. The casing section of claim 18, wherein the corrosion resistant coating comprises a polymer or a bonded ceramic. 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。
In a system for containing the zone in question,
A plurality of casings collectively defining a continuous barrier, each of the casings including a male interlocking structure and a plurality of female interlocking structures defining a recess; Wherein the male interlock structure of the casing enters the recess of the selected female interlock structure of the laterally adjacent second casing, and is disposed within the recess of the selected female interlock structure; A system that includes a sealant that contacts the male interlocking structure of the at least first casing and forms a seal between the at least first casing and the second casing.
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。21. The system of claim 20, wherein the male interlocking structure has a T-shaped cross-sectional configuration. 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。21. The system of claim 20, wherein the male interlock includes a leading edge having at least a pointed edge. 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。21. The system of claim 20, wherein the casing is made of a material selected from the group consisting of a ceramic, a composite, and a polymeric material. 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。21. The system of claim 20, wherein at least one of the plurality of female interlocking structures includes an opening in the casing having an interlocking chamber through which the interlocking chamber is accessible. system. 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。25. The system of claim 24, wherein the interlock chamber includes a channel inside the casing. 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。26. The system of claim 25, further comprising at least one weeping slot in the channel connecting the channel to a bore in the casing. 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。26. The system of claim 25, wherein the wall of the channel defines a grout injection manifold in association with an outer wall of the elongated hollow body. 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。21. The system of claim 20, further comprising a central tube inside the at least one elongate hollow body extending parallel to the longitudinal axis. 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。29. The system of claim 28, further comprising a first reaction layer disposed within the central tube, the first reaction layer reacting with contaminants exiting the zone in question and entering the opening of the tube. The system is formed as follows. 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。30. The system of claim 29, wherein the reaction layer comprises a replaceable reactive slag. 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。30. The system of claim 29, further comprising a second reaction layer disposed adjacent to the first reaction layer, the second reaction layer reacting with contaminants exiting the first reaction layer. The system is formed in. 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。21. The system of claim 20, further comprising a corrosion resistant coating disposed on the at least one casing. 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。33. The system of claim 32, wherein the corrosion resistant coating comprises a polymer or a bonded ceramic. 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。21. The system according to claim 20, wherein the sealant comprises a thermoplastic material. 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。35. The system of claim 34, wherein the sealant comprises a material with sufficient resilience to maintain the sealant in the event of a slight movement of a laterally adjacent casing. 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。The system of claim 1, further comprising a sensor mounted on at least one casing. 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。37. The system of claim 36, wherein the sensor is configured to monitor the integrity of the barrier. 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。38. The system of claim 37, wherein the sensor is selected from the group consisting of a transition sensor, an acoustic and ultrasonic reflectivity sensor, and a fiber optic sensor. 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。37. The system of claim 36, wherein the sensor is configured to monitor characteristics of the zone in question. 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。40. The system of claim 39, wherein the sensor is selected from the group consisting of a presence sensor, a concentration sensor, a distribution sensor, and a radiation monitor. 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。21. The system of claim 20, further comprising a tunnel located below the zone in question, wherein at least some of the plurality of casings are in communication with the tunnel. 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。42. The system of claim 41, wherein at least some of the plurality of casings are oriented such that fluid collected in at least some of the plurality of casings flows through the tunnel. . 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。43. The system according to claim 42, wherein the fluid is a liquid. 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。43. The system of claim 42, wherein the fluid is a gaseous environmental contaminant. 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。
In the method of setting the subsurface barrier,
Installing a first casing having at least one male interlocking structure and a plurality of female interlocking structures defining a recess adjacent the zone in question;
A second casing having at least one male interlocking structure and a plurality of female interlocking structures recessed adjacent the zone of interest, wherein the at least one male interlocking structure of the second casing is Installing the at least one female interlocking recess in the first casing to receive it; and forming a seal between the first casing and the second casing to form a continuous subsurface barrier. Including, methods.
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。46. The method of claim 45, wherein the step of forming a seal comprises placing a volume of thermoplastic sealant in the at least one female interlocking recess of the first casing section and the male of the second casing. Prior to receiving the interlock, a method comprising entraining and heating the at least one female interlock recess to flow the thermoplastic sealant and form a seal between the casings. 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。47. The method of claim 46, wherein entraining a volume of thermoplastic sealant comprises entraining a volume of thermoplastic sealant smaller than the volume of the at least one female interlock recess. . 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。47. The method of claim 46, wherein in the event of a breach, the at least one female interlock recess is reheated and the thermoplastic sealant is reflowed to reform the seal. Further comprising the step of reforming. 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。46. The method of claim 45, wherein installing a first casing comprises excavating a trench next to the zone in question, and placing the first casing below the zone in question and adjacent to the zone in question. From the point of infestation to the trench at the surface of the ground. 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。46. The method of claim 45, wherein installing a first casing comprises: excavating a first trench, adjacent to the zone of interest; excavating a tunnel below the zone of interest; Installing a casing under the zone in question so as to extend from the first trench to the tunnel. 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。51. The method of claim 50, excavating a second bunker adjacent to the zone in question, and placing a third casing below the zone in question so as to extend from the second bunker to the tunnel. The method further comprising the step of installing. 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。51. The method of claim 50, wherein a fourth casing having at least one male interlocking structure and a plurality of female interlocking recesses is provided, wherein the at least one male interlock of the fourth casing is the at least one male interlocking structure. Mounting the third casing adjacent to the third casing to be received by at least one female interlocking recess of the third casing; and forming a seal between the third casing and the fourth casing; Forming a damaged subsurface barrier. 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。46. The method of claim 45, wherein the third casing having a mounting male interlocking structure and a plurality of female interlocking recesses is provided when the second casing cannot be sealed. Installing the barrier around the second casing by mounting adjacent to the first casing such that two male interlocks are received by a second female interlock structure recess of the first casing; The method further comprising the step of continuing. 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。54. The method of claim 53, wherein the fourth casing having at least one male interlocking structure and a plurality of female interlocking recesses comprises the at least one male interlock of the fourth casing. Installing the third casing adjacent to the third casing and adjacent to the second casing to be received by the female interlocking structure recess of the third casing; The method further comprising forming a seal therebetween and forming a continuous subsurface barrier. 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。46. The method of claim 45, wherein the plurality of female interlocking recesses of the first casing receive the male interlocking structure of the second casing to form the barrier into a desired configuration. Further comprising selecting one of the female interlocking structure recesses. 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。56. The method of claim 55, wherein selecting a female interlock recess comprises selecting a suitable female interlock recess to form a barrier around an object below ground. Method. 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。56. The method of claim 55, wherein selecting a female interlock recess comprises selecting an appropriate female interlock recess and forming a stepped barrier around the zone in question. Including, methods. 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。46. The method of claim 45, wherein installing the first casing comprises sealing an access slot in the casing and providing a volume inside at least one female interlocking recess. . 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。59. The method of claim 58, wherein sealing the first edge comprises attaching a neoprene membrane across the access slot. 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。46. The method of claim 45, wherein forming the seal comprises filling the at least one female interlocking recess of the first casing with a sealant section prior to installation, and wherein the Receiving the male interlocking structure of the two casings and displacing a portion of the sealant to form a seal between the casings. 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。61. The method of claim 60, wherein filling the at least one female interlocking recess of the first casing with a sealant comprises removing the at least one female interlocking recess of the first casing. A method comprising the step of filling with soft grout. 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。46. The method of claim 45, wherein forming the seal comprises filling the at least one female interlocking structure recess with a sealant after inserting the male interlocking structure into the recess. Including, methods. 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。63. The method of claim 62, wherein the step of filling the at least one female interlock structure recess with the sealant includes the step of: placing a sealant in the at least one female interlock structure recess. Filling the chamber of the first casing with a sealant to flow therethrough. 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。64. The method of claim 63, wherein filling the at least one female interlocking recess with the sealant includes flowing the sealant out of the recess over a top of the second casing; Filling the chamber until a sealant layer is formed thereon. 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。63. The method of claim 62, further comprising selecting the sealant from the group consisting of grout, wax compound, polymer compound, rubber, bentonite, and polysiloxane. 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。46. The method of claim 45, wherein filling a chamber of the first casing with a sealant such that the sealant exits a permeable section of the casing until a layer of sealant is formed outside the first casing. The method further comprising:
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