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
Stabilnost pokosa odlagališta otpada
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
9 10 11 12 13 14kut trenja na kontaktu ( o )
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
Stabilnost pokosa odlagališta otpada
Utjecaj parametara čvrstoće otpada
C = 19 kPaφ = 24o
T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 9
Stabilnost pokosa odlagališta otpadaUtjecaj parametara čvrstoće otpada
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
i1.24
1.30
1.37
1.43
LegendaJanbu (nekorigirani)Spencer
9 10 11 12 13 14kut trenja na kontaktu ( o )
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
Stabilnost pokosa odlagališta otpada
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
Stabilnost pokosa odlagališta otpada
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
Stabilnost pokosa odlagališta otpada
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
Stabilnost pokosa odlagališta otpada
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
Nestabilnosti i klizanja otpada na odlagalištima (failures)
Primjeri slučajeva klizanja iz svijeta
Klizanje na odlagalištu u Ohio-u, USA
T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 21
Nestabilnosti i klizanja otpada na odlagalištima (failures)
Primjeri slučajeva klizanja iz svijeta
T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 22
Nestabilnosti i klizanja otpada na odlagalištima (failures)
Primjeri slučajeva klizanja iz svijeta Bandung, Indonesia
T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 23
Nestabilnosti i klizanja otpada na odlagalištima (failures)
Primjeri slučajeva klizanja iz svijeta Bandung, Indonesia
T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 24
Nestabilnosti i klizanja otpada na odlagalištima (failures)
Primjeri slučajeva klizanja iz svijeta Bandung, Indonesia
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
Nestabilnosti i klizanja otpada na odlagalištima (failures)
Primjeri slučajeva klizanja iz svijeta – USA, odlagalište na mekom tlu
T.Ivsic GIZ 6 2009 / 2010 27
Nestabilnosti i klizanja otpada na odlagalištima (failures)
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