Geotehnika i zaatita okoliaa 6 - grad.unizg.hr · Aktivna Rankineova ploha b = 45 + j /2 T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 6 Stabilnost pokosa odlagaliata otpada Prora unski model geometrija

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 1

Diplomski sveučilišni studij Smjer: GEOTEHNIKA

Sveučilište u Zagrebu Građevinski fakultet

Geotehnika i zaštita okoliša 6

Prof. dr. sc. Tomislav IvšićGrađevinski fakultet Zagreb

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 2

UREĐENO ODLAGALIŠTE

Najčešći položaji odlagališta otpada u odnosu prema terenu: a) nasipavanje iznad prirodnog terena; b) zatrpavanje prirodnih ili umjetnih udolina

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 3

Stabilnost pokosa odlagališta otpada

Metode granične ravnoteže: rezultat Fs = R / E

Proračunski model čine sljedeći elementi:• - geometrijske karakteristike pokosa i slojeva

relevantnih materijala• - geometrijske karakteristike slomne (klizne plohe)• - zapreminske težine materijala• - parametri čvrstoće materijala duž klizne plohe

Proračunski model

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 4

Stabilnost pokosa odlagališta otpadaProračunske metode – tzv. metode lamela (odsječaka)

Pojednostavljena Janbuova metoda

Često: metoda Bishopa (kružne klizne plohe

Za poligonalne plohe: Janbu, Spencer

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 5

Stabilnost pokosa odlagališta otpadaProračunski model – geometrija kliznih ploha i određivanje kritične klizne plohe

Otklon od horizontale u otpadu, kao u tlu:

Aktivna Rankineova ploha

β = 45 + ϕ /2

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 6

Stabilnost pokosa odlagališta otpadaProračunski model – geometrija kliznih ploha i određivanje kritične klizne plohe

Otklon od horizontale u otpadu, kao u tlu:

Aktivna Rankineova ploha

β = 45 + ϕ /2

ODLAGALIŠTE JAKUŠEVEC

Kritična klizna ploha iz projekta IGH, 2000

Fs min = 1.433 ( Pojednostavljena Janbuova metoda )

Udaljenost (m)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300

Nad

m. v

isin

a (m

nm)

80859095

100105110115120125130135140145150155160165170175180

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 7


Usporedba proračunskih metoda

9 10 11 12 13 14kut trenja na kontaktu ( o )

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

fakt

or s

igur

nost

i

LegendaJanbu (nekorigirani)BishopSpencer


0.90

0.95

1.00

1.05

1.10

F s

/ F

s ( ϕ

= 1

2 °

)

0.92

0.96

1.00

1.04

1. utjecaj kuta trenja na kritičnim kontaktima brtvenog sloja u promatranom rasponu je približno linearan i iznosi oko 4% vrijednosti faktora sigurnosti po stupnju

2. ̧ pojednostavljena (nekorigirana) Janbuova i pojednostavljena Bishopova metoda daju za ovaj primjer slične rezultate

3. rigorozna Spencerova metodadaje 6 - 7% veće rezultate od korigirane Janbuove metode, a s povećanjem kuta trenja brtvenog sloja razlika se povećava.

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 8


Utjecaj parametara čvrstoće otpada

C = 19 kPaφ = 24o

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 9

Stabilnost pokosa odlagališta otpadaUtjecaj parametara čvrstoće otpada


1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

fakt

or s

igur

nost

i1.24

1.30

1.37

1.43

LegendaJanbu (nekorigirani)Spencer


0.90

0.95

1.00

1.05

1.10

F s

/ F

s ( ϕ

= 1

2 °

)

0.91

0.96

1.00

1.04

9 10 11 12 13 141

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

fakt

or s

igur

nost

i

1.131.18

1.241.29

9 10 11 12 13 14

0.90

0.95

1.00

1.05

1.10F

s /

F s

( ϕ =

12

° )

0.91

0.96

1.00

1.04

parametri smećaγ = 17 kN / m3 , c = 5.5 kPa, φ = 33o

parametri smećaγ = 13 kN / m3 , c = 19 kPa, φ = 24o

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 10


Utjecaj parametara čvrstoće otpada – analiza osjetljivosti

0 100 200 300 400 500normalno naprezanje ( kPa )

0

100

200

300

400

500

posm

ično

nap

reza

nje

( kPa

)

prosjek

pov.an.

lab.

lab.

Kavazanjian ( EPA )

Jones i Dixon

laborator ij -karakterist ična

pov. analizakarakteristična

prosjek

Van Impe

pov.an.

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 11

Stabilnost pokosa odlagališta otpadaUtjecaj parametara čvrstoće otpada – analiza osjetljivosti

n the average change of factors of safety per unit degree of waste friction angle is 2.2%.

n the average change of factors of safety per unit degree of bottom liner friction angle is 4%.

n the average change of factors of safety per 1 kPa of cohesion is 0.65-0.75%.

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 12

Stabilnost pokosa odlagališta otpadaUtjecaj geometrije pokosa – analiza osjetljivosti

1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.251: inclination of waste

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

Fact

or o

f saf

ety

norm

alise

d to

refe

renc

e va

lue

waste cohesion = 19 kPawaste friction angle = 24 (0)

f liner = 12 (0)

Method 1

Reference value

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Embankment height (m)

0.9

1

1.1

1.2

1.3

Fact

or o

f saf

ety

norm

alis

ed to

refe

renc

e va

lue Method 1

Reference value

waste cohesion = 19 kPawaste friction angle = 24 ( 0 )

ϕ liner

13 ( 0 )

12 ( 0 )

10 ( 0 )

11 ( 0 )

Nagib pokosa Visina odlagališta

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 13


Usporedba rezultata FEM i LE – analiza osjetljivosti

Normalno naprezanje duž klizne plohe

Mobilizirano posmično naprezanje duž klizne plohe

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 14

Stabilnost pokosa odlagališta otpadaAnalize stabilnosti na osnovi rezultata pokusa direktnog smicanja

Određivanje parametara čvrstoće na kritičnom kontaktu u brtvenom sloju

0 20 40 60dis placem ent ( mm )

0

50

100

150

shear

str

ess

( k

N /

m2

)

normal pressure

σ n = 200 kPa

I - a

I - b

I - c

II - aII - b

II - csaturated conditions

unsaturated conditions

0 100 200 300 400normal stress ( kN / m2 )

0

50

100

150

shea

r str

ess

( kN

/ m

2 )

Mean a = 15.9 kPa ϕ = 7.10

RESIDUAL STRENGTH

saturated condit ions

unsaturated conditionsMean a = 13.2 kPa ϕ = 14.50

abc

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 15


Analize stabilnosti na osnovi rezultata pokusa direktnog smicanja

Ilustrativni prikaz obrade rezultata pokusa i izbora parametara

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500normalno naprezanje ( kPa )

020406080

100120140160180200

posm

ična

čvr

stoć

a ( k

Pa

)

IZRAVNI POSMIKKontaktne površine: glina - HDPE geomembrana

Obrade rezultata pokusa i izbor projektnih parametara čvrstoće

izmjerenoaproksimacija rezultatapravcem ( prema standardu)c (ili a ) ∴ 0 i ϕ ∴ 0

konzervativna projektna anvelopa slomac (ili a ) = 0 i ϕ ∴ 0

aproksimacija rezultataalgebarskom krivuljom

crazlika izmjerene iprojektne čvrstoće

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 16


Analize stabilnosti na osnovi rezultata pokusa direktnog smicanja

Prikaz interpretacije rezultata pokusa pravcem i algebarskom krivuljom

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500normalno naprezanje ( kPa )

020406080

100120140160180200

rezi

dual

na p

osm

ična

čv

rsto

ća (

kPa

)

IZRAVNI POSMIK

Kontaktne površine: glina - HDPE geomembrana

laboratorij : IGH i LEUVEN

IGH

LEUVEN

PROSJEČNE VRIJEDNOSTI SVIH POKUSA

Odabrane su (osim linearne) krivulje sljedećih tipova:Logaritamska Y = L1 ln (X) + L2

( daje Y= 0 za X=1, što je zanemarivo)korijenska Y = A0 X 0.5

opća potencija Y = A1 X n

( uz Y = τ f , a X = σ n )

linearna funkcija Y = 0.1838157895 * X + 16.19736842r 2 = 0.873854

logaritamska Y = 26.35241464 * ln(X) - 81.6473440r 2 = 0.925959

korijen Y = 3.916494369 * X 0.5r 2 = 0.889714

opća potencija Y = 1.616118158 * X 0.666507247r 2 = 0.916085

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 17

Analize stabilnosti na osnovi rezultata pokusa direktnog smicanjaProračun stabilnosti s parametrima čvrstoće iz rezultata pokusa

0

100

200

300

400

500

norm

alno

nap

reza

nje

(kPa

)po

smič

na č

vrst

oća

(kPa

)

70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

0

10

20

30

kohe

zija

( kP

a )

0

10

20

30ku

t tre

nja

( 0 )

brtveni sloj

otpad

brtveni sloj

otpad

normalnonaprezanje

posmičnačvrstoća

0

100

200

300

400

500

norm

alno

nap

reza

nje

(kPa

)po

smič

na č

vrst

oća

(kPa

)

70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

0

10

20

30

40

50

60

kohe

zija

( kP

a )

0

10

20

30

kut

trenj

a ( 0

)

TEST 3LeuvenIGH

brtveni sloj

otpad

brtveni sloj

otpad

posmična čvrstoća

normalno naprezanje

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 18

Stabilnost pokosa odlagališta otpadaUtjecaj procjedne vode (eluata) na stabilnost odlagališta

1, 2, 34

5

1 2

3 45

67

8

1011 1213 14 15

16 17

18 19

21 22 23 24 2526

31 32 33 34 35363738

3940

41

42 43

44

Distance (m)0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Hei

ght a

bove

sea

leve

l

105110115120125130135140145150155160165170175

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 19

Nestabilnosti i klizanja otpada na odlagalištima (failures)

Iz pregleda slučajeva klizanja u Britaniji (UK)

1. 58% slučajeva na odlagalištima sa strmim pokosima (nagib veći od 30° od horizontale), 42% na odlagalištima sa blažim pokosima

2. U 48% slučajeva slom se dogodio u brtvenom sustavu, tek 32% u podlozi

3. U 30% slučajeva slom nastaje pomacima brtvenog sloja na bokovima, 26% - pomaci podloge, 17.4% slom geomembrane, 13% - izdizanje podloge

4. U 30.8% nestabilnosti i klizanje nastaju tijekom izvedbe, 38.5% - prije odlaganja otpada, 26.9% tijekom odlaganja otpada. Oko 4 % klizanja nakon odlaganja – nepouzdan podatak jer je naknadni monitoring rijedak

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 20


Primjeri slučajeva klizanja iz svijeta

Klizanje na odlagalištu u Ohio-u, USA

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 21


Primjeri slučajeva klizanja iz svijeta

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 22


Primjeri slučajeva klizanja iz svijeta Bandung, Indonesia

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 23



T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 24



T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 25

Nestabilnosti i klizanja otpada na odlagalištima (failures)Primjeri slučajeva klizanja iz svijeta – USA, odlagalište na mekom tlu

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 26


Primjeri slučajeva klizanja iz svijeta – USA, odlagalište na mekom tlu

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 27


Primjeri slučajeva klizanja iz svijeta – USA, odlagalište na mekom tlu

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 28

Geotehnički aspekti odlagalištaGrađevinski problemi odlagališta• globalna statička i seizmička stabilnost

tijela odlagališta• slijeganja odlagališta i njegovih dijelova• ustroj i erozijska stabilnost pokrova • odvodnja oborinskih voda i kontrolirano

procjeđivanje tekućina

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 29

Geotehnički aspekti odlagalištaGeotehnički istražni radovi

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 30

Geotehnički aspekti odlagalištaZbijanje brtvenih zemljanih slojeva

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 31

Geotehnički aspekti odlagalištaDetalji izvedbe brtvenog sustava

T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 32

Geotehnički aspekti odlagalištaPreporuke za drenažni sustav

Documents

Geotehnika i zaatita okoliaa 6 - grad.unizg.hr · Aktivna Rankineova ploha b = 45 + j /2 T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 6 Stabilnost pokosa odlagaliata otpada Prora unski model geometrija