HULLADÉKLERAKÓKÁLLÉKONYSÁGVIZSGÁLATÁNAK

KÉRDÉSEI

Szabó Imre

HULLADÉKLERAKÓKNÁL ELŐFORDULÓ ÁLLÉKONYSÁGI PROBLÉMÁK 1.

HULLADÉKLERAKÓKNÁL ELŐFORDULÓ ÁLLÉKONYSÁGI PROBLÉMÁK 1.

A HULLADÉKTEST ÁLLÉKONYSÁGA

Rumpke landslide(Ohio, USA)

Currently an dumping area of about 30 ha (120 acre)is in use, located north-west toan grandfathered area of about 54 ha. The grandfathered area has been destroyedby a slope failure on March 9,1996, when 1,2 Mio. m3 waste were sliding down.

Established in 1945, 1,6 Mio. Tof municipal solid waste are disposed

The grandfathered part of the landfill elevates 75 m high above the originalground. The North-west slope, where the landslide occurred, had an averageslope ratio of 1:2,6. The landfill had no gas extraction. For leachate drainage notmore than surrounding ditch at the toe of the slope has been constructed. 18 monthes before the failure, the original ground along the North-west slope has been excavated 42 m deep to prepare an expansion area. The slope down to thehole was 1:2,3. Additionally in October 1995, the toe of the slope was cutvertically 2,5 m high in order to get space for an accessroad. . On March 4,1996 local staff recognized small cracks through the covering Earthmaterial at the crest of the slope. Initially, the crack were identified as a result ofcommon landfill settlements and were stuffed. But the following days the cracksshowed up again and again. Till the morning of March, 9 the cracks had beenexpanded up to the toe of the slope. Horizontal movements of the toe of the slopeindicated the the entire slope was going to move. Around 11 A.M. the to of theslope had moved 3-5 m away, the cracks meanwhile opened up to 1 m. Close tonoon, more cracks opened and black leachate was spurting out under highpressure. At noon, the entire slope started to move and within 5 minutes 1,2 Miom3 waste were sliding out of an landfill area of 5 ha 360 m downhill. A shell-shaped vertical wall, up to 60 m high with an extent of 300 m was the left-over.

Rumpke landslide, (Ohio, USA)

A landslide occurred on the North West side of the 54 hectare site. The average slope ratio of the North West side is 1:2.6. The landfill had no gasextraction whatsoever, and was barely capable of controling the leechate. Allit had to control the leechate drainage was a surrounding ditch at the bottomof the slope.With the tallest part of the landfill, elevating 75 metres higher than theoriginal ground, and when a 42 metre excavation took place on the NorthWest side to prepare for an expansion, they were just asking for trouble. The slope ratio was 1:2.3 to the bottom of this 42 m excavation. Adding to this, a 2.5 metre vertical hole was cut into the slope to provide an access road. Cracks slowly appeared in this 2.5 metre wall, which was the covering earthmaterial. First these cracks were stuffed with added soil, but theyreappeared. On March 9 the cracks were heading up the toe of the landfill, beforehorizontal movement started, followed by leechate squirting out. After thisthe cracks and movement kept increasing, before 1.3 million metres^3 ofwaste decided to slide down the slope. After the landslide had occurred, a 300 metre long, 60 metre high cliff was left over.This shows how important maintenance, control and the right parametresneed to be taken, to ensure the safe waste management on landfills. You can see some photos of the landfill, cracks and slope failure at:

ATHEN, 2003

Quezon Város, Manila, Fülöp-szigetek, 2000Payatas lerakó

A szilárd települési hulladék lerakása Quezon Város, Payatas nevű területén 1973-ban kezdődött el azzal a céllal, hogy feltöltsenek egy lesüllyedt területet (Merry, Kavazanjian és Fritz 2005.). Kezdetben egy kis irányítás nélküli szeméttelepet terveztek létesíteni. 1998-ban, amikor a hírhedt Smoky Mountain lerakót bezárták, napi 1500-1800 tonna hulladékot szállítottak át a Payatas-ban lévő telepre. Két lerakási terület különült el egymástól, amelyeket egy kis patak választott el.2000-re a nagyobbik lerakó területe meghaladta a 12,7 hektárt, magassága pedig helyenként elérte a 18-30 métert. A félhivatalosan beérkező hulladékot lerakták, majd dózerek segítségével oszlatták szét a területen.A rézsű hajlása megközelítőleg 40°-os volt. A talajfelszín - ahová a hulladékot lerakták – a lerakótól enyhén lejtett (~2°). 1999-ben a terület kezeléséért felelősök elhatározták, hogy a hulladékot feltolják a domboldalon a gerinc irányába, s ezzel teret nyernek még több hulladék számára. A hulladék rézsűje így meredekebbé vált.

A katasztrófa előtt 10 nappal a területre szokatlanul nagy mennyiségű, mintegy 750 mm-nyi csapadék hullott. Ez azt eredményezte, hogy a hulladék tetején összegyűlt az esővíz. A kezelő erre egy elvezető árkot ásatott, hogy a felhalmozódott esővíz szabadon lefolyhasson a hulladék külső lejtős részén. Korábban kiépítettek egy 2-3 méter mély árokrendszert a hulladékból kiszivárgó vizek összegyűjtésére. A hulladék helyenként égett. Ami az egész esetet a halálos kategóriába sorolta az az, hogy a lerakón sok munkás dolgozott, s szállásaikat a hulladéktömeg lábánál alakították ki. A baleset 2000. július 10-én, 04.30-kor kezdődött, amikor hangos zaj hallatszott a hulladéktest felől. A katasztrófa 3 órával később zajlott le. Ekkor 9-10 000 m3 hulladék csúszott meg, s lerombolta az összes útjába kerülő kunyhót. Az izzó hulladék az oxigén hatására begyulladt, s szénné égetett mindenkit, aki az útjába került. 58 ember menekült meg, majd ásással és keresésseleltöltött hetek után 278 holttestet találtak, de még így is 80-350 emberre becsülik az eltűnteket. A halálos áldozatok száma így elérheti a 600-at.

Payatas (Philippines), 2000Landfill failure at urban dumpsite

at Manila quarter killedmore than 200 people

Payatas (Philippines), 2000

Bandung, Indonézia, 2005

A 21. század első éveitől kezdve, Indonézia nyugat-jáva-i tartományának fővárosában, Bandungban, a hulladékot begyűjtés után egy Leeuwigajah-hoz közeli keskeny völgyben rakták le. Itt sem végeztek rendszeres tömörítő munkálatokat a hulladékrétegek lehelyezésével párhuzamosan. Bandung lakossága meghaladta a 6 millió főt, Leeuwigajah lerakójába pedig naponta 4500 tonna szilárd települési hulladékot szállítottak be. A völgy alja enyhén, 3-6°-ban lejt és a sziklás alapkőzetre egy vékony agyagréteg települt. Mielőtt elkezdték a hulladék lerakását, a völgyben lehulló, évi 1500-2000 mm csapadékot egy patak vezette le. A katasztrófa 2005. február 21-én, 3 napi erős esőzés után következett be. A tanuk arról számoltak be, hogy a katasztrófa alatt mennydörgésre hasonlító hangokat hallottak. A hulladék megfolyósodott és közel 1 kilométert haladt előre a völgy fenekéig.A halottak többsége a hulladéklerakón élő guberálók közül került ki. A halálos áldozatok pontos számát így soha nem fogjuk pontosan megtudni. 147 test került elő a törmelékek alól, de nem lehet tudni, hányan tűntek el.

The Leuwigajah dumpsite is located close to Bandung, the capital of IndonesianWestern Java Province, 180 km South-East of Jakarta. 4500 t waste from Metropolitan area Bandung is deliveredto the site. The landfill has been established in a narrow valley. The location offersa favourable hydrogeological situation with a bedrock coveredby a thin layer of 1m clay.Precipitation is high in the region between 1500-2000 m per year and significantly non-uniform.Waste disposal procedure was carried out on a basic level.Dumping started from the top of the valley dropping the waste just over the edge. After 3 days of heavy rainfall, the landslide happened on February 21st, 2005, when 2.7 mio cbm waste started sliding down the valley. The waste covered an area of 900 x 300 m. 147 people died in the ruinsof two settlements. The satellite image, assembled by Institut Teknologi Bandung,shows the scenery. the yellow line indicates the former boundaryof the dumpsite. Just a winding waste cliff was left from the former 70 m high dumpsite.

Bandung Indonesia, 2005The largest failure ever happened

at Leuwigajah dumpsite, when 2.7.mio m3waste buried a valley with two settlements

Top of Hiriya landfill after slope movement (1997)

Hiriya landfill after slope movement (1997)

=80 kPa

1 psf=47,88 Pa

Istambul, Front slope of the MSW before slope failureshowing surface fires and ssteep slope of the MSW

IstambulTension cracks on top of landfill and steep

backscarp in MSW after slope failure(Kocasoy and Curi 1995)

IstambulA hulladékot a dombtetőhöz közel, egy meredek (27°) domboldal felett rakták le. A beérkezett szilárd települési hulladékot buldózerrel egyengették el, s így a hulladéktestnek közelítőleg 45°-os hajlásszöge alakult ki. A hulladékot nem tömörítették, és a nem próbálták betakarni sem. Ennek eredményeként a hulladék túl sok vizet vett fel és lezúdult a lerakóhelyről. A hulladék néhány helyen izzott, valamint a lábánál csurgalékvíz kiszivárgások jelentek meg, amelyek a közeli völgyben gyűltek össze. 1992-ben a lerakó műszaki vezetője javaslatot intézett Isztambul polgármesteréhez a lerakó lezárására. Még ugyanebben az évben a hulladékra egy horizontális, 3-5 méter vastag, bontási hulladékból és talajból álló takaróréteg került. Ez a 6-10 méter szilárd települési hulladéknak megfelelő terhelés az utolsó csepp volt a pohárban. A katasztrófa 1993. áprilisában következett be, amit egy hangos robbanás előzött meg. Erről később kiderült, hogy nagy valószínűséggel metánrobbanás lehetett. A 12 000 m3-nyi hulladék nagy sebességgel futott le a völgybe, majd ezután felszaladt a szemközti domboldalra is. Néhány perc alatt 11 téglaház tűnt el a Föld színéről, s 39 ember veszítette életét. A kutatók kimutatták, hogy a határfelületi nyíróerő körülbelül 20 kPa volt, miközben a pórusvíznyomás 9 méteres vízoszlopénak felelt meg. Mivel a csúszó hulladéktömeg kis távolságot tett meg és részben feltöltött egy meredekfalú völgyet, nem lehetett meghatározni a határfelületi nyírószilárdságot a mozgások megszűnte után.

Szarajevo

1970-ben egy 20 000 m3-es hulladéktömeg csúszott meg, amelyet 1977-ben még 200 000 m3-nyi követett, aminek nagy része egészen a völgyig csúszott. A felázott hulladék majd 1 km-t mozdult a völgy felé, a lankás domboldalon. Végül 100 000 m3 érkezett meg a domb lábához, ahol 1,5-2,5 méteres vastagságban terült el. A csuszamlás eredményeként 2híd és 5 lakóház semmisült meg, valamint 2 patak medre telítődött hulladékkal.

Bogota, Kolumbia, 1997Dona Juana Landfill

BOGOTA

BOGOTA

A bogota-i Donna Jauna lerakót úgy tervezték, hogy a hulladékból származó csurgalékvíz visszapermetezhető legyen, s így gyorsabbá válhasson a szilárd települési hulladék stabilizációja.A várostól 20 km-re lévő lerakó napi 4500 tonna hulladékot fogadott. A kialakításnál beépítettek egy PVC geomembránnal megerősített ásványi aljzatszigetelő rendszert. A kavicságyba fektetett csövek segítségével összegyűjtött csurgalékvizet a központi szivattyúházból permetezték vissza a hulladék felszínére. A hulladékban keletkező gázt függőleges gázgyűjtő kutak segítségével a légkörbe vezették. A lerakó a Tunjuelito folyó partján, dombos területen helyezkedett el. A meghibásodás egy szombat este következett be, amikor a hulladéktömeg alsó része mozgásnak indult, majd ezt a hulladék többi része követte. Az egész folyamat 4 órán át tartott, s ezalatt a hulladék fél kilométert tett meg vízszintesen és 200 métert függőlegesen lefelé. A völgybe érve feltöltött egy kőbányát és elgátolva a folyót. Szerencsére senki sem sérült meg a baleset során. Az katasztrófában mintegy 1,8 millió m3 hulladék mozdult meg. A hulladék műanyagzsákokban érkezett a lerakóba, s ez azt eredményezte, hogy nagy műanyag-műanyag határfelületek alakultak ki a hulladéktesten belül. Végezetül a záró szigetelés kiképzése során hibát követtek el. A PVC-t rosszul előkészített talajra helyezték. Hendron és Caicedo egymástól függetlenül arra a következtetésre jutott, hogy a nagyon magas pórusvíznyomás és a hulladék átázása okozta a lerakóban az instabilitást, s ez végül katasztrófához vezetett.

Durban, Dél-Afrika 1997Bulbul Landfill

A dél-afrikai Bulbul lerakó, egy engedélyekkel rendelkező, kombinált lerakást lehetővé tevő építmény, ahol közepesen veszélyes folyékony ipari szennyvizet és száraz szilárd települési hulladékot egyaránt el lehet helyezni.A lerakási folyamat úgy zajlik, hogy a már lerakott száraz, tömörített hulladékba árkokat mélyítenek, majd ezekbe engedik bele a szennyvizet és iszapot, ami telíti a pórusokat. Az együttes lehelyezést egy arányszám segítségével szabályozzák, amelyet a száraz és folyékony hulladék aránya ad meg.A lerakót egy völgyben alakították ki, amelynek fenékhajlása 7°-os, oldalhajlása pedig nagyobb, mint 19°. A lerakást a völgy felső részén kezdték el, és fokozatosan lefelé haladva töltötték fel. Az egyes feltöltési fázisok közé földpadkát építettek, ezzel is növelve a megcsúszással szembeni biztonságot. A tervekben szereplő lejtőszögek és beépítési instrukciók semmibevétele, valamint a két hulladék típus közti arány önkényes megváltoztatása végül nagy anyagi károkkal járó meghibásodáshoz vezetett. A lerakót irányítók nagyobb mennyiségű szennyvizet és iszapot akartak lerakni, ami akonstrukciós hibából származó többletvízzel együtt instabilitást okozott. 1997. szeptember 8-án kora reggel a lerakó hirtelen megmozdult, majd 150-180 000 m3 hulladék folyt le a völgybe

Az ún. lamellásmódszerek statikai vázlata

Hi

6.n – 2 ismeretlen 4.n egyenletstatikailag határozott a feladat, ha

6.n – 2 = 4.n n = 1n: a lamellák száma

Állékonyságvizsgálat a svéd nyomatéki módszer segítségével

i iii

iiiiii

iii

buGlc

G

sintan

cos

tan

sin

1.

i iiii

iiiiii

iii

buGlc

G

cossintan

cos

tan

tan

1

2

Bishop

Janbu

GDA E 2-35

Laboratóriumi nyírószilárdság vizsgálatok (Varga G., 2011)

Varga G.(2011)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

Normálfeszültség (kPa)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Nyí

rófe

szül

tség

(kP

a)

A méretezéshez javasoltnyírószilárdsági paraméterek

Jelmagyarázat:

Del Greco és Oggeri (1994)

Gabr és Valero (1995)

Landva és Clark (1990)

Richardson és Reynolds (1991)

Van Impe (1993)

Lopez Canyon

Pagotto és Rimoldi (1987)

Wahlam és szerzőtársai (1995)

Babilon

Működő lerakók

MANASSERO és szerzőtársainagyon kis normálfeszültségek esetén (0<v<20 kPa): c=20 kPa; =0°kis-közepes normálfeszültségek esetén (20<v<60 kPa): c=0 kPa; =38°nagyobb normálfeszültségeknél (60<v): c20 kPa; =30°

Az osztrák gyakorlat (ÖNORM) általában c = 5 kPa; = 25° értékkel számol.

0 5 10 15 20 25 30 35 40Belső súrlódási szög (fok)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Koh

ézió

(kP

a)In situ

vizsgálatoktartománya

Laboratóriumivizsgálatoktartománya

A tervezéshezjavasolt

tartomány

SANCHEZ-ALCITURRI és szerzőtársai (1993.)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45Belső súrlódási szög, [o]

0

50

100

150

200

Koh

ézió

, c [

kPa]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45Belső súrlódási szög, [o]

0

50

100

150

200

Koh

ézió

, c [

kPa]

154010

13359

18318

21257

38216

43195

26154

4383

7642

6101

Kohézió,c [kN/m2]

Belső súrlódási szög, φ [°]

A réteg sorszáma

Az állékonyságvizsgálatoknál a hulladékrétegekre meghatározott azonos valószínűséggel előforduló nyírószilárdsági értékpárok

123456789

101112131415161718192021222324,25

1 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 20 2122 2324 2526 2728 2930 3132 33 3435 3637 3839 4041 4243 4445 464748

4950 5152 53

54

55 5657

58 59

60

Távolság [m]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130

Mag

assá

g [m

]

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

Hejőpapi

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6Biztonsági tényező, FBishop [-]

02468

101214161820222426

Rel

atív

gya

kor

iság

[%

]

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6Biztonsági tényező, FBishop [-]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Elo

szlá

s [%

]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100A vizsgált eset sorszáma

0

1

2

3

4

5

6

Biz

ton

sági

tén

yező

, FB

ish

op [

-]

Átlag: 1.754 Átlag-szórás: 1.556

Átlag+szórás: 1.952

A rézsűállékonyság vizsgálatok eredményei ("B" változat; Bishop módszer)

1,521,321,44

c=20 kN/m2; fi=20°

c=10 kN/m2; fi=20°

c=5 kN/m2; fi=25°

Az átlagos nyírószilárdsági paraméter értékekkel számított biztonsági tényező

értékek (BISHOP módszer)

1.8 1.8

1

.8

1.8

1.8

1

.8

1.9

1.9

1.9

1.9

1

.9

2

2

2

2.1

2.1

2.1

2.2

2.2

2.3

2.3

2.3

2.4

2.4

2.5

2

.6

2.7

2.7

2.7

2.7

2.8

2.9

3

3

3.1

3.1

Távolság [m]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130

Mag

assá

g [m

]

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

901.754

Az átlagos (F = 1,754) biztonsági tényezőhöz

tartozó csúszólap(„B változat”, BISHOP módszer)

Varga G. (2011)

Lerakási technológia hatása az állékonyságra (Varga G., 2011)

AZ ALJZATSZIGETELÉSENVALÓ MEGCSÚSZÁS VIZSGÁLATA

60 mil = 0.040 inches (1.02 mm) or 0.060 inches

ZÁRÓSZIGETELÉSEKÁLLÉKONYSÁGI PROBLÉMÁI

Aerial view of panhandle and southern slopeSomerset County, Maryland

Somerset County, Maryland

Építés közbeni tönkremenetel

LFG pressure (kPa)ug

Total unit weight of the cover soil (kN/m3)γ

Geomembrane-soil interface adhesion (kPa)c

Geomembrane-soil interface friction angle (o)δ

Slope inclination angle (o)β

Thickness of cover soil perpendicular to the slope (m)h

Safety factor for slope stabilityFS

TALAJ-GEOMŰANYAGOK KÖZÖTTI SÚRLÓDÁS

A geotextília/geomembrán és a talaj közötti súrlódási szög meghatározása nyíródobozzal(KOERNER, 1986.)

A geotextília/geomembrán és a talaj közötti súrlódási szög meghatározásáraszolgáló németországi ajánlás

(JESSBERGER, 1992.)

A geomembrán/geotextília és a talaj közötti súrlódási szög meghatározása körgyűrű nyírókészülékkel

IN SITU VIZSGÁLATOK

15-33Geotextília - agyag

30-45Texturált HDPE – homok

20-25Texturált HDPE – gyöngykavics

7-35a=20-30 kPa

Texturált HDPE – tömörített agyag

14-16GCL – agyag

20-25GCL – homok

22-44Geotextília – homok

5-29Geomembrán (HDPE) – agyag

15-28Geomembrán (HDPE) – homok

Súrlódási szög (; fok)Az egymással érintkező felületek

A geoszintetikus anyagok és a talaj közötti jellemző súrlódási szög értékek(MANASSERO et al., 1997.)

14-52Texturált HDPE – geotextília

10-25Texturált HDPE – geonet

8-25a=8-30 kPa

GCL - GCL

8-16GCL – geomembrán

15-25GCL – texturált HDPE

10-27Geotextília – geonet

8-18Geomembrán (HDPE) – geotextília

6-10Geomembrán (HDPE) – geonet

Súrlódási szög (; fok)Az egymással érintkező felületek

A geoszintetikus anyagok közötti jellemző súrlódási szög értékek(MANASSERO et al., 1997.)

A lejtőiránnyal párhuzamosan erősítettzárószigetelés állékonyságvizsgálata

Ebben az esetben az S nyíróerőértelemszerűen kisebb lesz,

mert annak egy részét felveszi a beépített erősítő elem (pl.: georács)

tp: a lejtővel párhuzamosanébredő húzófeszültség

Tm: a megengedhető húzóerő

Vízszintesen elhelyezettgeoszintetikus erősítés alkalmazása

A hulladéklerakó oldalfalán a változó vastagságú fedőrétegek

geomembránon való megcsúszásának a vizsgálata

Erózió

Szél_geomembrán