ASPECTOS GEOTÉCNICOS DE LOS VERTEDEROS DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS
César Sagaseta, Pablo Lapeña y Jorge Cañizal Grupo de Geotecnia
Universidad de Cantabria
ASPECTOS GEOTÉCNICOS DE LOS VERTEDEROS DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS IV Congreso internacional sobre Mejores Tecnologías Disponibles (MTD) en el
ámbito de la ingeniería de vertederos: #VERSOS14
• Aspectos geotécnicos del diseño y operación de vertederos de RSU Gobierno de Cantabria 1988-95 Tesis J. Palma (1995)
• Monitorización de vertederos (Meruelo I, II y III, El Mazo, Larrabechu) MARE, contratistas 1993- Tesis J.A. Barco (en prep.)
• Resistencia al corte de geosintéticos e interfaces para vertederos de RSU CESPA GR 2004-09 Tesis B. Martinez-Bacas (2009)
• Caracterización geotécnica de RSU en vertederos
CESPA GR 2012-13 Tesis: P. Lapeña (en prep.)
• Propiedades mecánicas de RSU PN I+D+i (BIA2012-34956) 2013-15 Tesis: P. Lapeña (en prep.)
• Colaboraciones:
• J.M. Sánchez Alciturri ( - 2002) • Univ. Católica de Valparaíso (Chile) (Profs. Szanto, Espinace, Palma) • University of Freiberg (Germany) (Prof. Konietzky)
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Vertedero de Payatas (Filipinas) Deslizamiento año 2000
(300 muertos)
• Excesiva pendiente (entre 1H:1V y 1H:2V) • Insuficiente control del
drenaje • Lixiviado • Gas
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• Sobre los RSU con MBT •Parámetros resistentes de los RSU
• Ensayos laboratorio • Ensayos in situ • Análisis de roturas • Interfaces. Geosintéticos
Contenido
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Actualmente (Meruelo III):
Sellado impermeable sintético
Depositando encima (5-10 m) RSU con MBT
Vertedero Meruelo II (Cantabria)
Plataforma superior (compactación, cobertura, drenaje)
Estado en 2004
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Vertedero
Separación (cribado…)
Recogida selectiva Reciclado
Incineración Compostaje
Uso
Escorias Cenizas
RSU sin MBT
Residuo
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Vertedero
Separación (cribado…)
Recogida selectiva Reciclado
Incineración Compostaje
Uso
MBT Escorias Cenizas
MERUELO III 15%
Residuo
40%
RSU con MBT Resultado: • Menor masa
• Mayor densidad
• Menor humedad
• Menor generación lixiviado
• Menor generación gas
• Menor compresión secundaria
• Mayor / menor resistencia ?
Residuo
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Porcentaje estimado de usuarios de MBT en Europa. Fuente: TBU Environmental Engineering Consultants
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R.S.U. Convencionales – Ensayos de laboratorio
Ensayo triaxial
(Zekkos et al., 2008)
Corte directo
(Martinez-Bacas, 2009)
Corte directo con control de succión
(Asanza, 2009)
• Ensayos de laboratorio:
• Corte directo, triaxial, corte simple
• Dificultades para obtener buenas muestras
• Grandes partículas (fibras,…)
• Problemas ambientales (olor,…)
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R.S.U. Convencionales – Ensayos de laboratorio
Curvas tensión-deformación típicas Ensayos de corte directo Ensayos triaxiales
Resultados compilados por Stark et al. (2009)
Definición de rotura ??? Usualmente ε = 5 – 20%
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R.S.U. Convencionales – Ensayos de laboratorio
Envolvente de resistencia
Resultados de triaxiales compilados por Stark et al. (2009)
• Ajuste lineal. c,φ equivalentes • φ decrece, c crece con σ
• Ajustes bi- tri- o no-lineales
• Con fibras, rango puramente “cohesivo” para baja σ (<30-50 kPa)
• Influencia de la edad (degradación)?
• En resistencia?
• En c,φ ?
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R.S.U. Convencionales – Sondeos
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R.S.U. Convencionales – Ensayos in situ
Presiómetros Penetrómetros (CPT - CPTu)
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R.S.U. Convencionales – Ensayos in situ - Presiómetro
0
100
200
300
400
500
600
700
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
ZA-07-PBP-01
Desplazamiento radial de las paredes de la cavidad (mm)
Pres
ión
tota
l sob
re la
cav
idad
(kPa
)
Curva presiométrica Módulos de corte 0
2.5
5.0
7.5
10.0
12.5
15.0
17.5
20.00 1 2 3 4 5 6
Vertedero 1Vertedero 2Vertedero 3
GR(MPa)
Prof
undi
dad
(m)
0
5
10
15
200 1 2 3 4
Gl (MPa)
Prof
undi
dad
(m)
0 0.5 1.0 1.5
Vertedero 2
GL/GR
0 0.5 1.0 1.5
Vertedero 3
0
2.5
5.0
7.5
10.0
12.5
15.0
17.5
20.0
0 0.5 1.0 1.5
Vertedero 1
Prof
undi
dad
(m)
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R.S.U. Convencionales – Ensayos in situ - CPTu
Identificación del tipo de comportamiento Parámetros resistentes
10-1
100
101
100
101
102
103
Res
iste
ncia
por
pun
ta, q
c/qa
Razón de fricción, Rf (%)
12
34
5
6
7 8
9
12
34
5
6
7 8
9
12
34
5
6
7 8
9
12
34
5
6
7 8
9
Vertedero 1Vertedero 2Vertedero 3
0
50
100
150
200
250
300
350
4000 10 20 30 40 50
Punto 1Punto 2Punto 3Punto 4Punto 5Punto 6Punto 7Punto 8Punto 9
30º
32º 34º36º 38º 40º
42º
φ=44º
Resistencia por punta, qc (MPa)
Tens
ión
efec
tiva,
σ' 0 (k
Pa)
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R.S.U. Convencionales – Ensayos in situ – Parámetros
Evolución de φ con la profundidad Ajuste de Mohr-Coulomb
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 3000
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
σ (kPa)τ
(kP
a)
EnvolventeDatos
0 50 100 150 200 250 30030
35
40
45
50
55
σ (kPa)
φ
phi vs. sigmaAjuste potencial
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Vertedero de Meruelo II (Cantabria) Talud frontal
Estado en 2004
R.S.U. Convencionales – Control de movimientos
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R.S.U. Convencionales – Control de movimientos Control de movimientos en taludes estables (Meruelo II)
-60,0
-40,0
-20,0
0,0
20,0
40,0
60,0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Mov
imie
nto
horiz
onta
l (cm
)
Tiempo (días)
Hacia el exterior del talud
Hacia el interior del talud
0
50
100
150
200
250
300
Asie
nto
(cm
)
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600
650
700
750
800
850
885 895 905 915 925 935 945 955 965 975 985 995 1005 1015
Inicial 2713 3045 3411
3778 4138 4500 4874
5234 5597 5597 5597
Dirección de movimiento hacia el exterior del talud
Factor de magnitud relativa de movimientos:40
21
22
18
20
19
15
16
17
10
11
12
13
14
23
24
25
26
27
28
29
30 Alineación 5
Alineación 4 Alineación 3
Alineación 2 Alineación 1
R.S.U. Convencionales – Control de movimientos Control de movimientos en taludes estables (Meruelo II)
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R.S.U. Convencionales – Análisis inverso (back-analysis)
• Espontáneas o inducidas (ensayo)
• Alcanzado estado límite o no (suponer F≥1)
• Como máximo, obtener relación entre c y φ
( )0.1
tan'tan'
,
, =+
=+
==∫
∫avs
avs
s
s
s
maxd
cdl
dlc
TTF
τφσ
τ
φσ
avsavsc ,, tg' τφσ =+
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ámbito de la ingeniería de vertederos: #VERSOS14
avsavsc ,, tg' τφσ =+
R.S.U. Convencionales – Parámetros recomendados
Singh y Murphy (1990)
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ámbito de la ingeniería de vertederos: #VERSOS14
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40 50 60
Back-analyses (hasta 1990)Ensayos de laboratorio (hasta 1990)Sánchez et al. (1993)
Ángulo de rozamiento, φ (o)
Cohe
sión,
c (k
Pa)
R.S.U. Convencionales – Parámetros recomendados
Sánchez-Alciturri et al. (1993)
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R.S.U. Convencionales – Parámetros recomendados
1993 -2009: nuevos análisis de roturas
Compilación por Stark et al. (2009)
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R.S.U. Convencionales – Parámetros recomendados
Cañizal et al. (2013)
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40 50 60
Back analyses (hasta 2009)Ensayos de laboratorio (hasta 2009)Niveles de deformación (Stark et al., 2009)Sánchez et al. (1993)Stark et al. (2009)Propuesta de parámetros
5%
10%
20%
Ángulo de rozamiento, φ (o)
Cohe
sión,
c (k
Pa)
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ámbito de la ingeniería de vertederos: #VERSOS14
R.S.U. Convencionales – Parámetros obtenidos
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40 50 60
Vertedero 1Vertedero 1 (ajuste)Vertedero 2Vertedero 2 (ajuste)Vertedero 3Vertedero 3 (ajuste)Propuesta de parámetros
Ángulo de rozamiento, φ (o)
Cohe
sión,
c (k
Pa)
ASPECTOS GEOTÉCNICOS DE LOS VERTEDEROS DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS IV Congreso internacional sobre Mejores Tecnologías Disponibles (MTD) en el
ámbito de la ingeniería de vertederos: #VERSOS14
Interfaces R.S.U.-geosintéticos
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
300
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0
Horizontal displacement (mm)
Shea
r st
ress
(kPa
)
ns = 100 kPans = 300 kPans = 500 kPa
Martinez-Bacas (2009)
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ámbito de la ingeniería de vertederos: #VERSOS14
Parámetros resistentes. Interfaces
Martínez-Bacas (2009)
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ámbito de la ingeniería de vertederos: #VERSOS14
Conclusiones
• Parámetros resistentes de los RSU • Ensayos laboratorio • Ensayos in situ • Análisis de roturas • Interfaces. Geosintéticos
• Análisis de un caso real • Descripción • Análisis de estabilidad • Medidas correctoras
• RSU convencionales → MBT
Recomendaciones c,φ
Auscultación
Definición F
Relación F-v
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Gracias por su atención
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Referencias • Sánchez-Alciturri, J.M., Palma, J., Sagaseta, C. y Cañizal, J. 1993. Mechanical
properties of wastes in a sanitary landfill. Waste Disposal by Landfill (GREEN-93), (R.W. Sarsby, ed.). A.A. Balkema. 357-363.
• Sánchez-Alciturri, J.M., Sagaseta, C. y Barco, J.A. 2003. Corrective measures for slope stabilisation in a sanitary landfill. 13th Eur. Conf. Soil Mech. Geot. Eng. Praga. 1,229-234.
• Lapeña, P., Cañizal, J., Sagaseta, C., Da Costa, A. y Castro, J. 2013. Estabilidad de taludes de cierre de vertederos de residuos. VIII Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables. CIMNE, UPC. Palma de Mallorca. I,35-50.
• Cañizal, J., Lapeña, P., Castro, J., da Costa, A. y Sagaseta, C. 2013. Determination of shear strength of MSW. Field tests vs. laboratory tests. 18th Int. Conf. Soil Mech. Geot. Eng. Paris. 4,3005-3008.
• Lapeña, P., Cañizal, J., Castro, J., da Costa, A., y Sagaseta, C. 2015. Mechanical characterization of MSW using field tests. 15th European Conf. Soil Mech. Geot. Eng. Edimburgo (en revisión)