特許 6998071 ジオテキスタイル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-22

(45)【発行日】2022-02-10

(54)【発明の名称】ジオテキスタイル

(51)【国際特許分類】

   E02D 17/18 20060101AFI20220203BHJP

【ＦＩ】

E02D17/18 A

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019566755

(86)(22)【出願日】2017-05-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-10-01

(86)【国際出願番号】 EP2017062995

(87)【国際公開番号】W WO2018219431

(87)【国際公開日】2018-12-06

【審査請求日】2020-04-17

(73)【特許権者】

【識別番号】519424607

【氏名又は名称】エコール・ポリテクニーク・フェデラル・デ・ローザンヌ（イーピーエフエル）

【氏名又は名称原語表記】ＥＣＯＬＥ ＰＯＬＹＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＥＤＥＲＡＬＥ ＤＥ ＬＡＵＳＡＮＮＥ（ＥＰＦＬ）

【住所又は居所原語表記】ＥＰＦＬ－ＴＴＯ，ＥＰＦＬ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｐａｒｋ Ｊ，ＣＨ－１０１５ Ｌａｕｓａｎｎｅ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100134430

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 卓士

(74)【代理人】

【識別番号】100133639

【弁理士】

【氏名又は名称】矢野 卓哉

(72)【発明者】

【氏名】ディミトリオス・テルジス

(72)【発明者】

【氏名】ライセ・ラルイ

【審査官】富士 春奈

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０４８７５４０９（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開平０２－２６１１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１２５７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５０８４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００５６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２５５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２３７８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２５３７８５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ １７／００－１７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤工学用途のジオシンセティックスであって、
周辺ジオ材料に増殖する配置で石灰化細菌を担持する細菌担体と、
流動網に沿って前記周辺ジオ材料に反応剤を広げて、固体炭酸カルシウムを生成するように、表面上に設けられた開口部と、
前記反応剤を前記流動網に供給する一組の流入口と、
前記反応剤の少なくとも一部分を前記流動網から排出するための一組の流出口と、
を備えた流動網と、
を備え、
前記細菌担体は、
前記流動網に連結され内部に前記石灰化細菌を収容するカプセル、あるいは、
表面に前記石灰化細菌を付着させる伸長可能な繊維、を含むジオシンセティックス。

【請求項2】

前記ジオシンセティックスが、ジオメンブレン、ジオグリッド、ジオドレイン、および伸長チューブシステムのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載のジオシンセティックス。

【請求項3】

前記ジオメンブレンが、貫通穴のない巻回可能なマットである請求項２に記載のジオシンセティックス。

【請求項4】

前記石灰化細菌が前記カプセルから排出され、前記反応剤が前記カプセルを通って前記流動網から排出されるように、前記カプセルが、生分解性層、篩状要素、可溶性メンブレン、またはそれらの組み合わせを含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載のジオシンセティックス。

【請求項5】

前記流動網が、連結部で互いに連結された一組のロッドを備えた請求項１乃至４のいずれか１項に記載のジオシンセティックス。

【請求項6】

前記ロッドが、前記石灰化細菌および前記反応剤を受容するように配置され、前記石灰化細菌および前記反応剤が、前記開口部を通って前記ロッドを脱出するように配置されている、請求項５に記載のジオシンセティックス。

【請求項7】

前記流動網は、さらに、伸長可能な導管を備え、
前記ジオシンセティックスが、第１端板および第２端板を備え、
前記伸長可能な繊維及び前記伸長可能な導管を、前記第１端板および前記第２端板に連結し、分離した前記第１端板と前記第２端板との間で前記繊維および前記導管が長手方向に伸長する請求項１または２に記載のジオシンセティックス。

【請求項8】

前記導管が、前記開口部を備えた請求項７に記載のジオシンセティックス。

【請求項9】

前記伸長可能な繊維が、細菌樹脂コーティングを備えた請求項１乃至８のいずれか１項に記載のジオシンセティックス。

【請求項10】

前記流動網は、略平行な連続管群を備え、
前記開口部は、前記連続管群の周辺に配置され、
前記連続管群は、前記反応剤を循環させ、前記カプセル内の前記石灰化細菌を受けいれるように構成されており、
前記連続管群の周りに、前記開口部として透過性スリーブが配置された請求項１または２に記載のジオシンセティックス。

【請求項11】

石灰化細菌および反応剤を、開口部をその表面上に備える流動網に担持して、前記反応剤が前記流動網に沿って周辺ジオ材料に運ばれるようなジオシンセティックスを用いて、前記周辺ジオ材料内において微生物学的に炭酸カルシウム沈殿を発生させる方法であって、
前記流動網は、前記反応剤を前記流動網に供給するための一組の流入口と、前記反応剤の少なくとも一部分を前記流動網から排出するための一組の流出口とをさらに備え、
前記石灰化細菌が前記流動網に接続されたカプセルに収容されて、前記石灰化細菌が、前記ジオシンセティックスから前記周辺ジオ材料に増殖するように、あるいは、
伸長可能な繊維が前記石灰化細菌をその表面に担持して、前記石灰化細菌が、前記ジオシンセティックスから前記周辺ジオ材料に増殖するように、
前記ジオシンセティックスの既定の場所に前記石灰化細菌を導入するステップと、
前記周辺ジオ材料と接触するように前記ジオシンセティックスを配置するステップと、
前記反応剤が前記流動網内で循環して、前記反応剤および前記石灰化細菌の少なくとも一部が前記ジオシンセティックスから前記ジオ材料に広がって前記ジオ材料において固体炭酸カルシウムを生成するように、前記一組の流入口から前記流動網に前記反応剤を供給するステップと、
を含む方法。

【請求項12】

前記一組の流入口を通して追加の細菌を前記流動網に供給するステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

固定もしくは変動する間隔で断続的に、または連続的に前記流動網に前記反応剤を供給する請求項１１または１２に記載の方法。

【請求項14】

前記石灰化細菌が、凍結乾燥細菌細胞、増殖性細菌細胞、細菌胞子、および細菌樹脂コーティングのうちの少なくとも１つである、請求項１１、１２または１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤工学用途のジオシンセティックス（ジオシンセティック要素）に関する。より具体的には、本発明によるジオシンセティックスは、石灰化細菌のための細菌担体および流動網を備える。本発明は、ジオシンセティックスを使用することによってジオ材料における微生物炭酸カルシウム沈殿を誘導する方法にも関連する。

【背景技術】

【0002】

土壌補強方法の概念および実装の背景にある原動力は、一方では、現代の土木工事の基礎の複雑性または土地の安定化の解決に関連する。他方では、インフラの時代として、復旧作業、および技術者が地下を強化することを可能にするツールの実装の必要性が高まっている。さらに、交通機関作業等の大規模なインフラ計画と直面する場合、技術者は、不均質な基質および様々な土壌の種類に遭遇する。これらのうちのいくつかは、必要な耐荷力を提供できず、または、侵食および液状化等の環境上の脅威を受けやすいことから、幅広い強化および安定化の操作が必要である。

【0003】

既存の産業技術によって、石灰化細菌を使用せずに上記課題のいくつかについてある程度取り組むことが可能になる。このような技術は、高圧下（噴射グラウチング、セメントグラウチング、マイクロセメントグラウチング）でポンプにより地面に送り込まれる人工的に製造されたセメント流体の利用に依存するか、またはジオシンセティックの実装に依存する。ジオシンセティック材料は、通常、ポリプロピレンまたは他のポリマー基質から構成され、盛土の施行のためおよび侵食に対する傾斜地または土手の保護のための土壌形成の安定化を目的とする。ジオテキスタイル、ジオグリット、ジオネット、ジオメンブレン、ジオシンセティック粘度ライナー、ジオフォーム、ジオセル、およびジオコンポジットの８つの主要な製品カテゴリーが識別され、全て、様々な用途を対象とし、様々な設置方法で使用される。

【0004】

微生物学的に誘導された炭酸カルシウム沈殿（ＭＩＣＰ）は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）粒子（微生物セメントとも呼ばれる）の土壌マトリクス内の形成および成長をもたらす既知の反応機構である。ＭＩＣＰは、土壌安定性およびその機械的特性の改善に使用され得る。既知の解決では、尿素分解石灰化細菌が、直接、土壌または他の地質学的形成に導入されてきた。浸潤を介する、ポンプおよび抽出ウェルのシステムを介する、または骨材との直接混合を介するＭＩＣＰの適用が、土壌固めについて知られている。石工の生成のため、防塵制御のため、およびいくつかの建設材料の製造ためにＭＩＣＰを使用することも知られている。ＭＩＣＰは、微生物誘導尿素加水分解（式１）に基づく自然工程である。この自然反応機構は、いくつかの細菌株に見られるウレアーゼ酵素によって触媒化される。触媒化された尿素加水分解は、非触媒化反応に比べて１０¹⁴倍速く完了する。尿素加水分解によって生成された利用可能な重炭酸塩

【化1】

は、塩化カルシウム等のカルシウム源の存在下で、固体炭酸カルシウム結晶（式２）に沈殿する。

【化2】

【0005】

例えば、ＦＲ２８７３７２５およびＦＲ２９１１８８７は、多孔質材料の抵抗力を向上させるための石灰化細菌の一科および脱窒細菌の一科の使用を開示している。これらの文献では、石灰化細菌および反応液を土壌に直接供給することによってＭＩＣＰを適用するための方法について記載している。また、ＦＲ２９８５７４６も、資源の節約および設置費用のさらなる削減の手段として、ＭＩＣＰ工程の異なるステップを通して水の再循環を導入する。しかしながら、単一の注入ウェルを介して土壌に細菌を直接供給することは、常に最適な解決とは限らず、これは、その供給によって、炭酸カルシウム沈殿が注入源付近に限定され、周辺ジオ材料における石灰化細菌の増殖が不十分であるからである。したがって、より大量の土壌を改善するためには、注入の重供給装備および時間のかかる繰り返しが必要になる。

【発明の概要】

【0006】

本発明は、地盤工学用途におけるＭＩＣＰの使用に関連する上記に特定した問題の少なくとも一部を克服することを目的とする。

【0007】

本発明の第１の態様によると、請求項１に列挙される、地盤工学用途のためのジオシンセティックスが提供される。

【0008】

提案されたジオシンセティックスの利点のうちのいくつかは、以下の通りである。
●提案されたジオシンセティックスは、例えば、中実の複合メンブレンもしくは格子、拡張可能な繊維のシステム、または既製のドレインとして実装され得る。細菌細胞および循環網を含まないこれらの要素は、地盤工学の分野における多種多様な用途について既知であり、かつ使用されている。提案された新しいジオシンセティックスは、土壌の機械的性能の改善のためのＭＩＣＰの実装を可能にする手段により、従来の要素と比べて追加の価値を呈する。したがって、本発明によるジオシンセティックスは、産業用途に容易に再現性があり、産業は、同様の種類の製品に既に精通している。
●石灰化細菌および循環網を備えるジオシンセティックスを設計することによって、ＭＩＣＰを制御方式で適用することが可能になる。さらに、ジオシンセティックスにおける細菌細胞の場所は、バイオセメンテーション前またはその最中に工場または設置場所であらかじめ決定され得る。これにより、石灰化細菌の均質な最終分布がもたらされ、最終的には微生物セメントの最終分布がもたらされる。
●提案されたジオシンセティックスの製造工程は、細菌および循環網を含まない既存のジオシンセティックスの製造工程と比べて比較的僅かな調整を必要とする。
●細菌を土壌に直接供給する代わりに、提案されたジオシンセティックスを工場で製造することによって、品質管理試験を容易に実施することが可能になり、設置場所においてＭＩＣＰ工程を監視する必要性が軽減される。これは、経費削減にもつながる。
●循環網がジオシンセティックスの一部であるため、設置場所における任意の掘削ウェルまたは他の広範な掘削配置を有する必要がなくなる。これにより、より柔軟性のあるＭＩＣＰ適用方策がもたらされる。
●ジオシンセティックスが拡張可能な繊維のシステムとして実装される場合、このシステムを、増加含有量の微粒子（シルトおよび粘度等）を含む土壌に載置することによって、反応剤の循環および低圧下でのＭＩＣＰの誘導のための必要な多孔性が作成される。

【0009】

本発明の第２の態様によると、微生物的に誘導された炭酸カルシウム沈殿をジオ材料に誘導する方法が提供される。

【0010】

本発明の他の態様は、添付の特許請求の範囲に列挙されている。

【図面の簡単な説明】

【0011】

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例示の実施形態に関する以下の記載により明らかになる。

【0012】

【図1】本発明の第１の実施形態による、斜視図におけるジオメンブレンを概略的に示す。

【図2】図１のジオメンブレンの部分断面図である。

【図3】本発明の第２の実施形態による、斜視図におけるジオグリッドを概略的に示す。

【図4】例示の用途における、斜視図における図３のジオグリッドを概略的に示す。

【図5A】本発明の第３の実施形態による、斜視図における拡張可能な超極細繊維のシステムを概略的に示す。

【図5B】本発明の第３の実施形態による、斜視図における拡張可能な超極細繊維のシステムを概略的に示す。

【図6A】図５Ａおよび図５Ｂの拡張可能な超極細繊維のシステムを土壌に挿入する工程を概略的に示す。

【図6B】図５Ａおよび図５Ｂの拡張可能な超極細繊維のシステムを土壌に挿入する工程を概略的に示す。

【図6C】図５Ａおよび図５Ｂの拡張可能な超極細繊維のシステムを土壌に挿入する工程を概略的に示す。

【図6D】図５Ａおよび図５Ｂの拡張可能な超極細繊維のシステムを土壌に挿入する工程を概略的に示す。

【図7】本発明の第４の実施形態による、斜視図におけるジオシンセティックドレインを概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明のいくつかの実施形態について、添付の図面を参照してここで詳細に記載する。異なる図面に現れる同一または対応する機能的および構造的要素に同じ参照番号が割り当てられる。

【0014】

本発明は、様々な種類の土壌、砂、砂礫、および岩等のジオ材料の安定性および／もしくは機械的特性、または地下作業におけるその形成を改善する手段としてのＭＩＣＰの実装のための、新規のジオシンセティックスおよびその適用方法を説明する。提案された新規のジオシンセティックスは、Sporosarcina Pasteurii等の石灰化細菌細胞を担持するように配置されている、既製の複合格子層、繊維システム、既製のドレイン等を含み得る。提案された新規のジオシンセティックスまたは製品を使用することによるＭＩＣＰ工程の適用によって、尿素分解石灰化細菌の土壌または他の地質学的形成への直接導入（湿潤を介する、ポンプおよび抽出ウェルのシステムを介する、または骨材との直接混合を介する）の代替が提供される。提案されたジオシンセティックスを使用することによるＭＩＣＰ工程の適用は、例えば、ジオ材料の耐荷力を向上させること、傾斜地を安定化すること、ジオ材料を固めること、弱い基礎を修復すること、侵食から土壌を保護すること、および／または液状化に対するその抵抗力を改善することを目的とする。

【0015】

図１および２は、本発明の第１の実施形態によるジオシンセティックス１を概略的に示す。図１は、概略斜視図であり、一方、図２は、図１の線Ａ－Ａに沿った部分断面図であるが、線Ａ－Ａの全長に沿った断面図を示していない。本実施形態によると、ジオシンセティックス１は、ジオメンブレン１であり、折り畳んだときに筒状を形成し、展開したときにマット型の実質的に平坦な要素を形成し、水平にまたは傾斜面上に据え付けることができる。本例におけるジオメンブレン１は、後に説明する様々な形態において単に細菌とも呼ばれる石灰化細菌細胞を受容または収容するための中空のカプセル、空洞、または担体３の組を備える。本例では、カプセル３は、細菌の担体網を形成するように、複数の実質的に平行な列に配置されている。しかしながら、カプセル３を配置する様々な他の方式が可能である。本例では、カプセル３は、メンブレン１の、上面と呼ばれる本来平坦な第１の表面５から突出するように配置されている。この図示された例では、カプセル３は、メンブレンの上面５のみから突出するが、別の解決では、カプセル３は、メンブレン１の断面幅を完全に横断するように、底面と呼ばれる第２の表面７からも突出し得る。しかしながら、メンブレン１を横断する代わりに、上面５上に第１の組のカプセル３と、底面７上に第２の組のカプセル３が存在してもよい。カプセル３は、透過性、生分解性、もしくは可溶性（水溶性）であり得、または周囲の環境に細菌を分散することを可能にする篩を備え得る。カプセル３は、凍結乾燥（フリーズドライ）細菌細胞、細菌胞子、また増殖性細菌細胞（液体培地中）の据え付けのために設計されている。カプセルが篩または別の同様の要素を備える場合、カプセル３は、残りのメンブレンと同じ複合樹脂材料から作製され得る。

【0016】

ウレアーゼ酵素を含む細菌細胞は、ジオシンセティック担体網における既定の位置にカプセル化される。本例では、カプセル化は、以下に説明する２つのステップで行われる。
（ａ）細菌培養の成長のおよび凍結乾燥：増殖性細胞は、液体栄養培地において無菌状態下で成長し、所望のバイオマス濃度で採取される。採取することは、液体培養を遠心分離し、上清を除去し、かつペレットを収集することを指す。ペレットは、溶液のイオン強度を固定するように、好ましくは脱イオン水および１０％のスクロースまたは任意の追加の要素を含む培地中で再懸濁される。再懸濁後、ペレットを－８０°Ｃで凍らせる。その後、ペレットを凍結乾燥して、フリーズドライ細胞を得る。再懸濁されたペレットは、好ましくは、ジオシンセティックス１におけるカプセルまたはホルダの形状に対応する所望の形状のフリーズドライ細菌培養を最終的に得るために、－８０°Ｃで凍らせる前に既製のホルダに据え付けられる。
（ｂ）フリーズドライ細胞の据え付け：細菌細胞は、設置前にグリッドの既定の位置に、ジオメンブレン１または他の生分解性もしくは水溶性材料と同じ材料から構成されたカプセル３に据え付けられる。カプセル化乾燥細胞の最終の質量および位置は、予測された地盤工学的用途、設置場所におけるジオ材料の種類、ならびに微生物セメントの所望の量に基づいて決定される。

【0017】

メンブレン１は、単に反応剤とも呼ばれる、反応液または反応剤培地、および採用されたＭＩＣＰ方策に応じて任意選択により追加の細菌を循環させるための反応剤循環網または流動網も備える。循環網は、図２に示すように、メンブレンに埋め込まれ得るか、または代わりにメンブレンの上面５および／または底面７に載置されてもよい。したがって、図１および２の例では、循環網は、上面５および底面７と実質的に平行に、かつ上面５と底面７との間に通る。さらに、本例では、循環網は、反応剤および任意選択により追加の細菌がカプセル３を通って循環網から周囲の環境に脱出するように、循環網における開口部を通ってカプセル３に連結されている。反応剤がカプセルを通って循環網を脱出するときに、反応剤が同時に細菌細胞を押し流すことに留意されたい。細菌が反応剤に接触すると、微生物セメントが形成されて、ジオシンセティックス１の周辺のジオ材料を安定化させる。図２に示す例では、循環網は、カプセル３を突き通る。循環網は、導管または管９を含んでもよい。最大断面寸法（例えば、断面が円形である場合は直径）は、１ｃｍ～０．１ｍｍであり得る。しかしながら、特定の用途では、最大断面寸法は、より大きく、例えば最大１０ｃｍであってもよい。

【0018】

メンブレンは、循環網について流入口１１の組および流出口１３の組をさらに備える。図１の例では、流入口１１が１つだけ示され、流出口１３が３つ示される。反応剤および任意選択により追加の細菌が、流入口１１の組を通って循環網に導入される一方で、反応剤の少なくとも一部分が、必要に応じて再利用されるように、流出口１３の組を通って循環網を出るように配置されている。流入口１１の組は、循環網の第１の端点にある一方で、流出口１３の組は、循環網の第２の異なる端点にある。循環網は、メンブレンをジオ材料内またはジオ材料上に載置する前または後に部分的または実質的に完全に反応剤で充填されてもよい。埋め込み流動網における反応液の循環によって、カプセル３から周辺ジオ材料へ細胞が拡散される。ＭＩＣＰ工程の設計に基づくと、増殖性石灰化細胞を含む反応剤培地の追加の体積を循環網にさらに供給することが可能である。反応剤は、水中に溶解尿素および／もしくは溶解カルシウムの組み合わせを、または塩化アンモニウム等の他の要素を含み得る。例えば、反応剤は、塩化カルシウムおよび尿素の等モル濃度を含み得る。循環網は、循環網を通る連続流動によって反応剤で充填され得る。代替として、反応剤の循環は、循環網５を通る固定または変動する間隔の回分流動を介して発生する。反応剤流動方向が、メンブレン１の連続隣接層の間で、または単一層内の管５の連続列の間で異なることも可能である。さらに、作動中の流入口および／または流出口の数を選択および動的に変動させることが可能である。埋め込み網を通って適用される精密な流動体制は、所望のＭＩＣＰ方策に基づいて選ばれる。反応液およびその流動構成に関する上記記載が以下に説明する実施形態にも適用することに留意されたい。

【0019】

図３は、本発明の第２の実施形態を概略的に示す。本例では、ジオシンセティックス１は、第１の実施形態のメンブレンと同様に巻回および巻戻しすることができるジオグリッドまたは格子である。ジオグリッド１は、ロッド１５または管の組を備え、これらは、本例では、互いに実質的に平行に配置されている。ロッド１５は、樹脂複合体であってもよく、ロッドの全てまたはいくつかだけが、細菌を担持するように、かつ反応剤がロッド１５を通過することが可能になるように中空である。言い換えると、ロッド１５は、細菌および反応剤の両方を受容するように配置されている。ロッドは、追加の構造的完全性も土壌に提供する。ロッド１５のうちのいくつかは、ジオグリッド１の強度を向上させるように、中実かつ非中空であってもよい。ロッド１５の第１の端部は、流入口１１を形成し得、一方、ロッド１５の第２の端部は、流出口１３を形成し得る。ロッド１５は、開口部、穴、オリフィス、切れ目、またはスリット１７をその表面上に備え、細菌細胞および反応液の周囲の環境への拡散を可能にする。開口部１７は、ロッドの外周に均一または不均一に、かつロッド１５（循環網）に沿って縦方向に分布され得る。開口部のサイズおよび／または位置は、この場合も、ＭＩＣＰ工程を適用するために選ばれた方式、および／または環境に依存する。図３に示すように、ロッド１５は、本例では金属または樹脂製繊維である連結要素１９で互いに連結されている。これらの繊維は、複合ジオグリッド１の強度および安定性をさらに向上させる。

【0020】

図４は、盛土の施行に使用する場合のジオグリッド１を概略的に示す。この場合、ＭＩＣＰ工程が適用されたジオグリッド１は、例えば、液状化リスクを緩和する。盛土は、土壌層２１に施工され、その全体の安定性を向上させるためにジオシンセティックスが土壌層間に載置されることが多い。言い換えると、図３のジオグリッド１は、複数の水平層に載置されてもよく、その垂直間隔は設計に従って決定される。簡素化するため、図４に示すジオグリッド層は、１つだけである。図４では、ジオグリッドの先端が盛土の傾斜に従って上方に、次いで安定性の向上のために土壌を封入するように後方に折り畳むことを可能にするために、ジオグリッド１の幅が盛土の幅を超える。ジオグリッド１が土壌層２１の間に載置されると、ジオグリッド１に組み込まれた中空ロッド１５の網を使用することによって、ＭＩＣＰ工程が適用される。盛土は、典型的には、交通機関作業（道路、鉄道等）に建設され、地震帯における液状化危険を受けやすい。ＭＩＣＰの適用によって、核形成および微生物セメント粒子の成長がもたらされ、これらは、液状化を防止するのに必要な粘着を土壌に与える。提案された設計方法の主要な利点は、ロッドまたは管１５の網が、盛土の施行中または施工後に複数の代替の方式で作動され得ることである（復旧作業が必要な場合）。例として、同じジオグリッド層の個々のロッド１５を、代替として、反応剤の注入および抽出として使用することができる。さらに、所定の個々のジオグリッド層を注入源として使用することができる一方で、その上および下の層が、抽出源としての役割を果たし、その逆も同様である。したがって、この設計方法によって、ＭＩＣＰの適用において柔軟性が提示され、沈殿した微生物セメントの均質性が確実になる。

【0021】

図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の第３の実施形態によるジオシンセティックス１を示す。本実施形態では、ジオシンセティックス１は、拡張可能または伸縮自在の超極細繊維のシステムである。このシステムは、第１の板またはキャップ２３と第２の板またはキャップ２５との間に載置された樹脂製超極細繊維１９の組を、図５Ｂに示すようにシステムの伸長状態で備える。これらの２つの板２３、２５は、互いに分離され得る。図５Ａは、閉鎖または格納状態のシステムを示し、一方、図５Ｂは、開放または伸長状態のシステムを示す。本例では、このシステムは、拡張可能な超極細繊維１９を備え、これは、後に説明するように掘削を介するＭＩＣＰの適用のために細菌樹脂でコーティングされ得る。コーティングは、ヒドロゲル樹脂等の溶解可能な細菌樹脂コーティングであり得る。コーティングは、乾燥凍結（フリーズドライ）細菌細胞を含み、コーティングが溶解すると、反応剤と接触する。第１の板２３と第２の板２５とが分離すると、オージェまたは他の同様の掘削機構の助けにより、繊維が下から上に展開する。超極細繊維１９は、追加の完全性をジオ材料に提供するだけでなく、（ｉ）細菌細胞が掘削経路に沿って分布されること、および（ｉｉ）増加含有量の微粒子を含む土壌にＭＩＣＰ工程を適用するための掘削中に十分な空間が生み出されることを確実にする。本例では、このシステムは、反応液および任意選択により細菌を受容するための微細管９の網をさらに備え、掘削穴を反応液で充填させることを可能にする。さらに、超極細繊維リング２７が、追加の完全性をシステムに追加するために提供され得る。第１および第２の端板２３、２５は、システムの閉鎖状態で繊維１９、管９、およびリング２７を収容するように中空である。第１および／または第２の板２３、２５は、繊維１９、管９、および／またはリング２７を石灰化細菌で含浸させることができるように、増殖性細菌が多く含まれる溶液も受容し得る。これらの要素が展開するとき、これらの要素が依然として細菌のうちの少なくとも一部をその表面上に維持し、これらの細菌が反応剤と接触するとき、微生物セメントが形成される。

【0022】

図６Ａから図６Ｄは、ＭＩＣＰを対象の深さで誘導するためのシステムの掘削と下から上への展開を介して、伸長可能な樹脂製超極細繊維１のシステムを土壌に適用する工程を示す。本例における掘削は、分離可能な板２３、２５を組み込むように修正された先端を有するオージェ２９によって実行される。２つの板２３、２５は、オージェの先端で保護される。所望の深さに到達すると（図６Ａ）、オージェ２９は、上方に移動し（図６Ｂおよび図６Ｃ）、固定ロッド３１は、第１の板（底板）２５を所望の深さに固定させるために伸長または延伸し、一方、第２の板（上板）２３は、オージェの先端に続いて上方に移動する。展開すると、超極細繊維１９は、周辺ジオ材料と混合される。図６Ｃおよび図６Ｄにおける破線は、システムに組み込まれた繊維１９の全長が、所望の深さ、ジオ材料の種類、および／または想定の適用の性質によって決定されることを示す。超極細繊維１のシステムが十分に展開すると（図６Ｄ）、上側板２３は、回収および再利用され得る。底板２５を固定するために使用したロッド３１は、ＭＩＣＰを超極細繊維１９付近に誘導するための反応液の循環のための導管をさらに備え得る。この目的のため、導管およびロッド３１は、反応剤が導管およびロッド３１から脱出することを可能にするように、その表面上に開口部を備える。微細管１９も、反応液の循環および散布のために使用され得る。この種類の適用の利点は、掘削中に細菌細胞を土壌に載置する（例えば、樹脂コーティングを繊維１９上に有することによって、および／または含浸手法によって）ことができ、その存在によって、掘削経路に沿った微生物セメントの沈殿が確実になることである。さらに、超極細繊維システム１の掘削および設置中に空間が生み出される。これにより、増加含有量の微粒子を含む土壌へのＭＩＣＰの適用を拡張することが可能になる。

【0023】

図７は、本発明の第４の実施形態によるジオシンセティックス１を示す。本実施形態では、ジオシンセティックス１は、ジオ材料に載置することができる既製のドレインである。図７では、ドレイン１の端部が１つだけ示される。これらのドレイン１は、何メートルもの長さであってもよい。所定の数のドレインが、典型的には、所定の範囲内に実質的に垂直に載置され、この場合、数は、例えば、土壌組成に依存する。図面で分かるように、ドレイン１は、本例では透過性である外側布３３またはスリーブによって囲まれた微細管９の組を備える。本例では、微細管は、長方形の断面を有する。しかしながら、円形等の他の形状が同等に可能であり得る。水または他の反応剤培地は、水を表面から地下の土壌形成に導くために微細管９の組および／または外側布３３を突き通るように配置されている。微細管９は、石灰化細菌を受容および保持するように配置され、反応液を循環させるためにも使用される。その外周上の開口部によって、細菌および反応液を周囲の環境に拡散することが可能になる。したがって、微細管９は、カプセル化担体およびその後の反応剤循環網を形成する。ドレイン１は、例えば管９の隣に通ってドレイン１の強度を向上させるための中実ロッド（中空であってもなくてもよい）も備えてもよい。

【0024】

上に説明した通り、図１から３は、埋め込み循環網およびジオ材料への直接適用のための細菌カプセル化の既定の位置を提供することにより、ジオシンセティックス１の複合層の新しい設計を示す。図４ａおよび４ｂは、伸長可能な超極細繊維１のシステムの新しい設計を示し、一方、図７は、既製のドレイン１の新しい設計を示す。これら全ての設計において、ジオシンセティックス１は、いくつかの（他の）構造要素に加えて、細菌（少なくとも反応剤の循環前）および循環網を備える。このような設計の利点は、循環網および石灰化細胞の既定の位置へのカプセル３または担体の組み込みである。これにより、設置場所への据え付け時に、石灰化バイオマスの均質な分布が確実になる。細菌細胞は、固定の注入源から長い距離を進む必要がなく、これは、例えば複合体におけるカプセル化によりその位置があらかじめ決定されるからである。上述のように、カプセル３は、可溶性もしくは生分解性であってもよく、または残りのジオシンセティックス１と同じ複合材料から作製されるが、例えば、細菌細胞の周囲の環境への均質散布を可能にするように篩を備える。微細管９の網またはロッド１５は、ＭＩＣＰを直接適用するために使用され、複合層とジオ材料との間の接着の向上、周辺の体積の全体の強度および剛性の向上を対象にする。本発明の別の利点は、提案されたジオシンセティックス１が軽量であり、容易に運ぶことができ、設置場所で巻戻しまたは展開することができることである。さらに、同様の製品、ただしカプセル化された石灰化細菌の提供または流動網の提供のない製品が、従来のジオシンセティック用途に製造および使用される。したがって、その加工および設置に関する確立されたノウハウが存在し、土壌の層の間の据え付けによって、または掘削および／もしくは混合を介する穴の内部直接適用によってのいずれかで行われる。

【0025】

本発明について図面および前述の記載において詳細に図示および記載されたが、このような図面および記載が、例証的または例示的であり、制限的ではないと考えられるべきであり、本発明は、開示された実施形態に限定されない。他の実施形態および変形例が理解され、図面、開示、および添付の請求項の研究に基づいて、請求された発明を実行するときに当業者によって達成され得る。さらなる実施形態を得るために異なる実施形態の教示を組み合わせてもよい。例えば、第１の実施形態と関連して説明した説明された反応剤流動工程を他の実施形態にも適用してもよい。本発明のさらなる変形例を、例えば、連続的な底面および上面を除去することによって、第１の実施形態から容易に入手してもよい。本変形例によると、循環網は、周辺ジオ材料に直接露出され得る。循環網を配置する方式（例えば、循環網の管が相互に通る間隔および角度）は、得られたジオシンセティックマトリクスまたは格子の外観を画定する。得られたマトリクスは、相互連結された三角形（または長方形または他の形状）の組み合わせの外観でもよく、この場合、三角形の縁は、循環網の管によって形成され、三角形の縁内の範囲は、マトリクスが設置されると、空であるか、またはジオ材料に占拠され得る。

【0026】

特許請求の範囲において、単語の「備える」は、他の要素またはステップを除外せず、名詞は、複数であることを除外しない。相互に異なる独立請求において異なる特徴が列挙されるという単なる事実が、これらの特徴の組み合わせを有利に使用することができないことを示唆しない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】