Exposicion Tesis Geotecnia Ambiental

GEOTECNIA AMBIENTAL APLICADA A LA GEOTECNIA AMBIENTAL APLICADA A LA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCOANTONIO ABAD DEL CUSCO

ESCUELA DE POST GRADOESCUELA DE POST GRADOFACULTAD DE INGENIERIA CIVILFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

GEOTECNIA AMBIENTAL APLICADA A LA GEOTECNIA AMBIENTAL APLICADA A LA RECUPERACION DEL BOTADERO DE RECUPERACION DEL BOTADERO DE

RESIDUOS SOLIDOS URBANOS DE SAN RESIDUOS SOLIDOS URBANOS DE SAN ANTONIO CUSCOANTONIO CUSCO

MIGUEL ANGEL VILCA ROJASMIGUEL ANGEL VILCA ROJAS

RESUMEN

●● Planteamiento del Problema.Planteamiento del Problema.

●● Marco Teorico.Marco Teorico.

●● Metodologia de la Investigacion.Metodologia de la Investigacion.

●● Desarrollo y Evaluacion de resultados de la Desarrollo y Evaluacion de resultados de la ●● Desarrollo y Evaluacion de resultados de la Desarrollo y Evaluacion de resultados de la

Investigacion.Investigacion.

●● Validacion de Hipotesis.Validacion de Hipotesis.

●● Conclusiones y RecomendacionesConclusiones y Recomendaciones..

I - PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

�� CrecimientoCrecimiento poblacionalpoblacional dede 11..55%% porpor añoaño dondedonde 7777%% ZonaZona UrbanaUrbana yy2323%% ZonaZona RuralRural..

�� GeneracionGeneracion dede ResiduosResiduos SolidosSolidos MunicipalesMunicipales enen unun promediopromedio dede00..711711 kg/per/diakg/per/dia..

�� PracticaPractica dededisposiciondisposicion finalfinaldede RSMRSM enenlugareslugares abiertosabiertoscomocomo :: rios,rios,comocomo :: rios,rios,quebradasquebradas yyespaciosespaciospublicospublicosdenominadosdenominadosBOTADEROSBOTADEROS..

�� SeSe estimaestima queque elel8585%% dede loslos RSMRSMgeneradosgenerados aanivelnivel nacionalnacional sesedepositandepositan enenBOTADEROSBOTADEROS..

ENFOQUE DEL PROBLEMA

●● ElEl BOTADEROBOTADERO dede ResiduosResiduos SolidosSolidos MunicipalesMunicipales eses yy hahasidosido elel mediomedio masmas utilizadoutilizado comocomo disposiciondisposicion finalfinal dedeResiduosResiduos SolidosSolidos

●● LasLas caracteristicascaracteristicas yy heterogeneidadheterogeneidad dede estosestos RSM,RSM, sesemanifiestanmanifiestan comocomo unun materialmaterial concon parametrosparametros propiospropios talestalescomocomo :: PesoPeso especifico,especifico, compresibilidad,compresibilidad, capacidadcapacidadportanteportante yy estabilidad,estabilidad, porpor elloello lala participacionparticipacion dede lalaMecanicaMecanica dede SuelosSuelos sese hacehace importanteimportanteMecanicaMecanica dede SuelosSuelos sese hacehace importanteimportante

●● DeDe lolo indicadoindicado elel presentepresente trabajotrabajo dede investigacioninvestigacion permitirapermitira ::

-- EntenderEntender yy explicarexplicar elel comportamientocomportamiento deldel rellenorelleno dede RSMRSM deldelBotaderoBotadero

-- ConocerConocer laslas propiedadespropiedades geotecnicasgeotecnicas dede loslos RSMRSM comocomomaterialmaterial dede rellenorelleno deldel BotaderoBotadero

LaLa geotecniageotecnia aplicadaaplicada aa BotaderosBotaderos yy RellenosRellenos SanitariosSanitarios sese desarrolladesarrolladentrodentro dede lala linealinea queque sese haha denominadodenominado “GEOTECNIA“GEOTECNIA AMBIENTALAMBIENTAL OOGEOTECNOLOGIAGEOTECNOLOGIA AMBIENTAL”AMBIENTAL”

GE

OT

EC

NIA

AM

BIE

NTA

L

QUE ES LA GEOTECNIA AMBIENTAL?

Ciencias Ambientales

Selección del emplazamiento

Diseño

Construcción

GE

OT

EC

NIA

AM

BIE

NTA

L

GeotecniaClásica

Operación

Cierre

Sellado

Rehabilitación o Reinserción

ACTIVIDADES DE LA GEOTECNIA AMBIENTAL

Estudio Geotécnico

Análisis de la Compresibilidad ytiempo de estabilización de lasdeformaciones:- Determinación de vida útil botadero- Futuros usos del botadero

Determinación de la resistenciaEstudio Geotécnicode los Residuos Sólidos

como material deRelleno del Botadero

Determinación de la resistenciadel relleno y evolución de parámetros

resistentes con el tiempo etapa de cierre y reinserción

Análisis de estabilidad de taludeszona de topografía accidentada

Prevenir catástrofes durante etapa de operación o posterior

a la clausura

CONCEPTOS BASICOS

� DISPOSICION FINAL; Ultima etapa del sistema de limpieza,disponer en un lugar los Residuos Sólidos Municipales

� BOTADERO; Lugar de disposición de los RSM sin ningún tipo decontrol (no se compactan ni se cubren diariamente) produce g ases ylíquidos contaminantes

� BOTADERO CONTROLADO; Lugar de disposición final de losResiduos Sólidos condiciones mínimas de operación donde lo s RSM nose encuentran expuestos a cielo abiertose encuentran expuestos a cielo abierto

� RELLENO SANITARIO;Lugar de disposición final deacuerdo a técnicas deingeniería; compactación,cobertura de tierra u otromaterial inerte diariamente ycontrol de gases y lixiviados

FORMULACION DEL PROBLEMA

PROBLEMAPROBLEMA GENERALGENERAL

¿Cuál es la relación que existe entre la caracterización de r esiduossolidos, propiedades geotécnicas y capacidad de soporte co n el gradode asentamiento que se produce en el botadero de San Antonio d e laciudad del Cusco?

PROBLEMASPROBLEMAS ESPECIFICOSESPECIFICOS

1º ¿Cuáles son las formas y en que medida influye la caracterización1º ¿Cuáles son las formas y en que medida influye la caracterizaciónde los residuos solidos del botadero de San Antonio de la Ciud addel Cusco para estimar los asentamientos producidos?

2º ¿Qué relación existe entre las propiedades geotecnicas c on elasentamiento producido en el botadero de San Antonio de laciudad del Cusco?

3º ¿Cómo se incrementa a lo largo del tiempo la capacidad desoporte del relleno con el asentamiento que se produce en elbotadero de San Antonio de la ciudad del Cusco?

II - MARCO TEORICO

2.1 ANTECEDENTES SOBRE EL CAMPO DE LA INVESTIGACION

● IX Congreso Internacional de la ISSMGE (Tokio 1977); primerevento donde se trato el tema a mayor profundidad

● X Congreso Internacional de la ISSMGE (Estocolmo 1981), seincluye como una de las sesiones de “EnvironmentalGeotechnics”

Las primeras presentaciones a Nivel de Latinoamérica se da :

● 5º Congreso Chileno de Ingeniería Sanitaria y del Ambiente ( 1983)

● 21º Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria de Río deJaneiro (Brasil, 1985)

� DEGRADACION DE LOS RSM; Según la composición y naturalezade los materiales orgánicos e inorgánicos estos serán degra dados por efectode procesos físicos, químicos y/o biológicos, dando lugar a la generación delixiviados y gases

Ajuste InicialTransición Acidificación

Metanogenesis Maduración

Fas

es d

e E

volu

ción

2.2 REVISION DE LA LITERATURAF

ases

de

Evo

luci

ón

de D

egra

daci

ón

RESIDUOSOLIDO

(O) ORGANICO

(I) INORGANICO

(OP) Putrescible

(ON) No Putrescible

(ID) Degradable

- Desperdicios de Comida- Desperdicios de Jardines- Desperdicios de animales

- Papeleria- Maderas- Telas y textiles- Cueros- Plasticos, Cauchos- Pinturas, aceites, grasas, lodos organicos

- Metales

- Vidrios, Ceramicos

� CARACTERIZACION DE LOS RSM; Landva y Clark (1990)clasifica a los RSM en base a la biodegradabilidad e índice dedescomposición, de acuerdo al siguiente cuadro:

(I) INORGANICO

(IN) No Degradable

- Vidrios, Ceramicos- Tierra, escombros- Relaves, lodos- Cenizas- Demolicion de Construcciones (viviendas, pistas y veredas)

Zeccos D. (2005), desarrollo un programa experimental decaracterización geotécnica de RSM de la siguiente manera :

● Caracterización geotécnica debe realizarse en área ad ecuadamente aireada.

● Las muestras deberán de separarse a través de la ma lla de 20 mm (3/4”)

● El material pasante la malla 20 mm. conformado partículas pe queñas osuelos finos serán ensayados con equipo de laboratorio conv encional

● Pesaje de los materiales retenidos en la malla de 20 mm. de man eraindividual de cada uno de sus componentes

● El material retenido mayor a 20 mm. se clasifica individualm ente en : papel,plásticos, desechos de madera, material de demolición, met ales y cables

� PROPIEDADES GEOTECNICAS DE LOS RSM

El mayor desafío de los Ingenieros Geotécnicos es conocer ydeterminar las propiedades ingenieriles de los Residuos Só lidos,siendo esta labor difícil por la razones siguientes :

● Dificultad en la obtención de muestras suficientemente representativas● Dificultad en la obtención de muestras suficientemente representativas

● Composición heterogénea de los RSM obteniéndose resultado s muyvariables

● Los RSM sufren cambios drásticos con el tiempo

● Falta de métodos de ensayos universalmente aceptados y cont rastadospor la comunidad científica

● El nivel de capacitación y entrenamiento del personal no essuficientemente adecuado, no se cuenta aún con métodos de en sayo ymuestreos estandarizados

●● PESOPESO UNITARIOUNITARIO DEDE LOSLOS RSMRSM; Fasset, J.B. et.al (1994) alcanzaalgunas precisiones a ser considerados antes de proceder a c alcular el PesoUnitario siendo las siguientes :

� Composición de los RSM

� Profundidad a la cual se calculara el Peso Unitario

� Edad de los Residuos Sólidos

� Método de vertido de los RSM � Contenido de Humedad

� Tipo y grado de Compactación

� Espesor de la cobertura diaria

FormasFormas dede calculocalculo deldel PesoPeso UnitarioUnitario

� Celdas experimentales a gran escala

� Ensayos de Hoyo (test pit)

� Perforaciones realizadas con barrenos decubo

� Calculo del P.U. de manera individual de cadauno de sus componentes realizando el calculodel P.U. total en porcentaje de cada componente

� Calculo del volumen levantamiento topográfico +pesaje del material que ingresa al RellenoSanitario

Resumen estadístico del Peso UnitarioMala

CompactaciónModerada

CompactaciónBuena

Compactación

Rango de Peso Unitario Total (Tn/m3) 0.30 – 0.94 0.52 – 0.78 0.89 – 1.07

Promedio de Peso Unitario Total (Tn/m3) 0.54 0.70 0.97

Rango de Peso Unitario Seco (Tn/m3) 0.19 – 0.35 0.35 – 0.54

Promedio de Peso Unitario Seco (Tn/m3) 0.27 0.46

Este amplio rango probablemente se debe a la heterogeneidad delmaterial, cobertura diaria, contenido de humedad y esfuerz o decompactación

●● CONTENIDOCONTENIDO DEDE HUMEDADHUMEDAD DEDE LOSLOS RSMRSM; La Dra. TeresaMateos García (CEDEX 2003) señala que el Contenido de Humeda ddepende de muchos factores como son :

� Composición inicial de los RSM

� Condiciones climáticas locales

� Forma de Construcción del Relleno Sanitario

� Presencia de Sistema de drenaje de lixiviados

� Cobertura del Relleno Sanitario

� Cantidad de humedad generada por procesos biológicos

� Cantidad de humedad eliminada por gases generados en elRelleno Sanitario

AUTORESCONTENIDO DE HUMEDAD (%)

Sowers (1973) 10 - 50

Zorberg (1999) mecanismosretención de humedad

Resumen delContenido de Humedaden Rellenos Sanitarios

Sowers (1973) 10 - 50Gifford (1990) 14 - 68Landva and Clark (1990) 15 - 125Blight et al (1992) 10 - 100Huitritic (1981) 15 - 40Tchobanouglous et al (1993) 15 - 45Coumoulos et al (1995) 20 - 125Garb and Valero (1995) 30 - 130

●● ANALISISANALISIS GRANULOMETRICOGRANULOMETRICO DEDE LOSLOS RSMRSM; Landva yClark (1990) indica el análisis granulométrico de cada uno d e lostamaños es de gran utilidad para la clasificación o caracter izaciónde los RSM

La Dra. Teresa Mateos (CEDEX 2003), una practica común es sep ararindividualmente los distintos componentes de los RSM y medi r lavariabilidad de los tamaños que presenta

COMPONENTES

Desperdicios de Comida

Papel, periodicos

Carton, cartulina

Plasticos

Telas y textiles

Caucho

Cueros

Desperdicios de patio

CLASIFICACION Y TAMAÑO DE COMPONENTES

Maderas

Vidrios y ceramicos

Aluminio

Otros metales

Cenizas, rocas y lodo

TAMAÑO TIPICO DE LOS COMPONENTES DE LA MUESTRA (mm )

0 4 8 12 16 20 24 28

●● TEMPERATURATEMPERATURA DEDE LOSLOS RSMRSM; La temperatura no se veinfluenciada por la temperatura ambiente. Coumoulous et. a l. (1995)indica que a mayor profundidad la temperatura desciende (en tre 5ºCy 15ºC)

●● PERMEABILIDADPERMEABILIDAD DEDE LOSLOS RSMRSM; Shaung G. Pelkey (1997) indicaque las características hidráulicas de un RSM es importante para un diseñoefectivo del control de lixiviados

FuentePeso Unitario

Coeficiente de Permeabilidad Método

Resumen de Valores de Coeficiente de Permeabilidad

La Dra. Teresa Mateos indica que el valor de la permeabilidad es importantepara saber el desplazamiento de los líquidos o lixiviados a tr avés delbotadero y realizar un diseño del sellado

FuentePeso Unitario(kN/m3)

Permeabilidad(cm/s)

Método

Oweis y Khera (1986) 6.5 (estimado) En un orden de 10-3 Cálculos basados en datos de campo

Oweis et. al. (1990) 6.5 10-3 Ensayos de Bombeo (Pumping)

Koriatis et. al. (1983) 8.7 5.12 x 10-3 a 3.15 x 10-3 Ensayos de Laboratorio

Oweis et. al. (1990) 9.4 – 14.2 (estimado) 1.5 x 10-4 Ensayo de Campo Método de Cabeza Variable

Oweis et. al. (1990) 6.3 – 9.4 (estimado) 1.1 x 10-3(a) Ensayo de Hoyo

Fungaroli et. al. (1979)1.1 – 4.1 (Residuo

Molido)10-3 a 2 x 10-3 Determinado en un Lisímetro

Rowe y Nadarajah (1996) K = 0.018 e-0.269 z

(a) Índice de Infiltración Z – Espesor de Residuo Sólido

� CAPACIDAD DE SOPORTE DEL RELLENO

ParaPara estimarestimar lala capacidadcapacidad dede soportesoporte deldel relleno,relleno, sese requiererequiere conocerconocer elelcomportamientocomportamiento dede loslos RSMRSM::

-- ESFUERZOESFUERZO –– DEFORMACIONDEFORMACION-- RESISTENCIARESISTENCIA –– TIEMPOTIEMPO

LaLa obtenciónobtención dede loslos parámetrosparámetros resistentesresistentes dede lala masamasa dede RSMRSM eses elelpasopaso masmas difícildifícil deldel análisis,análisis, porpor estaesta razónrazón lolo masmas convenienteconveniente esesrealizarrealizar loslos ensayosensayos InIn SituSitu loslos queque sonson masmas útilesútiles enen lala evaluaciónevaluacióndeldel comportamientocomportamiento mecánicomecánico dede loslos RSMRSMdeldel comportamientocomportamiento mecánicomecánico dede loslos RSMRSM

� Edad y grado de descomposición de los RSM

� Tipo y cantidad de suelo de cobertura

� Edad del Relleno Sanitario y tipos de RSM

Factores que afectan las propiedades resistentes d eFactores que afectan las propiedades resistentes d eun RSMun RSM

� Contenido de materia orgánica y fibras

� Edad del Relleno Sanitario y tipos de RSM

●● EnsayoEnsayo dede PenetraciónPenetraciónEstándarEstándar (SPT)(SPT)

UnaUna maneramanera dede obtenerobtener loslos parámetrosparámetros resistentesresistentes consisteconsiste enenrealizarrealizar ensayosensayos enen campo,campo, loslos masmas conocidosconocidos sonson ::

●● EnsayoEnsayo dede CargaCarga enen PlacaPlaca

●● EnsayoEnsayo dede PenetraciónPenetración EstáticaEstática (CPT)(CPT)

Resumen de parámetros resistente recomendadosResumen de parámetros resistente recomendados

JJ.. HH.. PalmaPalma ((19951995)) realizorealizo unaunacompilacióncompilación yy comparacióncomparacióndede parámetrosparámetros resistentesresistentes dedeinvestigacionesinvestigaciones realizadasrealizadasensayosensayos dede laboratoriolaboratorio aa grangranescala,escala, ensayosensayos InIn situsitu yy retroretrocálculoscálculos (Back(Back análisis)análisis)

� COMPRESIBILIDAD

OtraOtra importanteimportante participaciónparticipación dede lala geotecniageotecnia enen loslos RellenosRellenosSanitariosSanitarios sese refiererefiere aa lala estimaciónestimación dede lala COMPRESIBILIDAD,COMPRESIBILIDAD, loslosRSMRSM depositadosdepositados sufrensufren grandesgrandes asentamientos,asentamientos, concon lolo cualcual susuvolumenvolumen disminuyedisminuye yy porpor lolo tantotanto lala capacidadcapacidad dede soportesoporte seseincrementaincrementa ..

AUTORESCAPACIDAD PORTANTE

(Kg/cm2)

ESPESOR (cm)

DEFORMACION (mm)

Sowers (1968) 0.25 - 0.40 ---- ----

Cartier y Baldit (1983) 0.25 - 1.00 ---- ----

Sanchez Alciturri et.al. (1999) 2.00 30,00 45

Souza y Rodriguez (1980) 0.90 25,00 25

Resumen de capacidad decarga en rellenos sanitarios

incrementaincrementa ..

LosLos asentamientosasentamientos sese originanoriginan porpor:: sobrecargas,sobrecargas, asentamientosasentamientos deldelterrenoterreno dede fundaciónfundación yy biodegradaciónbiodegradación dede loslos residuosresiduos sólidossólidos..

CuantificarCuantificar loslosasentamientos,asentamientos, eleltiempotiempo yy ritmoritmo dedeapariciónaparición esesimportanteimportante parapara ::

�� PrevisiónPrevisión fasefase dede diseñodiseño

�� AprovecharAprovechar capacidadcapacidad realreal rellenorelleno

�� DefinirDefinir posibleposible utilizaciónutilización fasefase rehabilitaciónrehabilitación

Descripción de los Mecanismos de Compresión de un R SM

� Compresión Mecánica ; comprende la distorsión, flexión, roturay reorientación del material similar a suelos orgánicos

� Ravelling (enmarañamiento) ; recolocación de materiales finosdentro de vacíos de materiales de mayor tamaño (compactació n,filtración y descomposición)

� Cambios Físico-Químicos ; corrosión, oxidación y combustión.

� Descomposición Biológica ; fermentación y degradación� Descomposición Biológica ; fermentación y degradaciónaeróbica y anaeróbica

� Interacción de los Mecanismos anteriores ; combinaciónentre mecanismos señalados anteriormente

Modelos Convencionales de Compresibilidad de RSM

LaLa importanciaimportancia dede predecirpredecir loslos asentamientosasentamientos estánestán enen poderpoder dededeterminardeterminar concon mayormayor certezacerteza susu vidavida útilútil yy elel tiempotiempo enen elel cualcual sesepodrápodrá sellarsellar yy reinsertarreinsertar elel rellenorelleno despuésdespués dede susu cierrecierre..

LosLos tipostipos dede modelosmodelos dede predicciónpredicción parapara lala determinacióndeterminación dede loslosasentamientosasentamientos sonson::

�� ModeloModelo dede SOWERSSOWERS ((19731973))

�� ModeloModelo dede POWERPOWER CREEPCREEP LAWLAW

ModeloModelo dede SOWERSSOWERS ((19731973))

LaLa mayoríamayoría dede loslos modelosmodelos dede asentamientoasentamiento aplicadoaplicado aa RSMRSM fueronfuerondesarrolladosdesarrollados parapara suelossuelos orgánicosorgánicos oo turbaturba

Asentamiento primario ; los asentamientos iniciales producidos pormecanismos mecánicos, se pueden determinar mediante la exp resiónde la teoría de la consolidación primaria :

)log(1 v0

v0v0

0 σσ∆+σ

+= o

cp H

eC

SDonde :SP = Asentamiento al final de la consolidación primariaHO = Altura inicial del rellenoCC = Coeficiente de compresibilidadσvo = Presión efectiva en el relleno∆σ∆σ∆σ∆σvo = Sobrecarga efectivaeo = Índice de vacíos

Asentamiento Secundario ; culminada la primera fase los asentamientossecundarios se dan producto de cambios físico químicos, deg radaciónbiológica y deformación mecánica tipo viscoso, tienen un co mportamientomas o menos lineal con el log. del tiempo, similar a la compres iónsecundaria de suelos.

+=

1

2

0S t

tlog H

e1

C S α

ParámetrosParámetros deformacionalesdeformacionalesdede SOWERSSOWERS ((19731973))

Donde :SS = Asentamiento durante la consolidación

secundaria al tiempo t 2HO = Altura de la celda al tiempo t 1Cαααα = Índice de compresión secundariaeo = Índice de vacíost2 = Tiempo de estimación de asentamientost1 = Tiempo de inicio de la consolidación

secundaria

ModeloModelo dede POWERPOWER CREEPCREEP LAWLAW

Modelo de predicción del Asentamiento dependiente del tiem posometido a una carga de presión constante, modelo que combin a todaslas etapas de compresibilidad y utilizado ampliamente en larepresentación del comportamiento de asentamiento inmediato de

LaLa compresióncompresión primariaprimaria eses dominantedominante enen lala producciónproducción dedeasentamientosasentamientos enen lala fasefase dede operaciónoperación deldel rellenorelleno yy lala compresióncompresiónsecundariasecundaria sese hacehace masmas evidenteevidente unauna vezvez concluidaconcluida lala vidavida útilútil deldelrellenorelleno

representación del comportamiento de asentamiento inmediato demuchos materiales de ingeniería.

S(t) = H ∈∈∈∈(t) = H ∆σ∆σ∆σ∆σ m (t/t r)n

Donde :S = asentamientoH = altura inicial del Residuos Sólidos Municipales∆σ∆σ∆σ∆σ = Incremento de carga de compresión.m = Referencia de Compresibilidadn = índice de compresiónt = tiempo desde la aplicación de cargatr = tiempo de la referencia introducido en la

ecuación para hacer del tiempo adimensional(tr = 1 día en este estudio)

2.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION

OBJETIVOOBJETIVO GENERALGENERAL

Conocer en que grado incide la caracterización de Residuos S ólidos,propiedades geotécnicas y capacidad de soporte del relleno en laestimación del asentamiento producido en el Botadero de San Antonio.

OBJETIVOSOBJETIVOS ESPECIFICOSESPECIFICOS

1º Determinar la relación existente entre lacaracterización de residuos sólidos con elasentamiento que se produce en el relleno delbotadero.

2º Establecer la influencia de las propiedadesgeotécnicas en el asentamiento que se produceen el relleno del botadero

3º Determinar la relación existente entre lacapacidad de soporte del relleno y elasentamiento que se produce en el Botadero.

2.4 HIPOTESIS DE LA INVESTIGACION

HIPOTESISHIPOTESIS GENERALGENERALLa caracterización de los Residuos Sólidos, propiedades ge otécnicas yla capacidad de soporte del relleno influyen directamente e n elAsentamiento que se produce en el Botadero de San AntonioAsentamiento que se produce en el Botadero de San Antonio

HIPOTESISHIPOTESIS ESPECIFICASESPECIFICAS

1º La caracterización de los residuos sólidos orgánicos e in orgánicosinciden en el grado de asentamiento del Botadero.

2º La aplicación de modelos geotécnicos a partir de las propi edadesgeotécnicas nos permitirá predecir el grado de asentamient o que seproducirá en el relleno del Botadero.

3º Los ensayos de penetración In Situ y de carga en placa nos pe rmitirádeterminar los parámetros resistentes del relleno, estima ndo el gradode asentamiento que se producirá en el botadero.

2.5 IDENTIFICACION DE VARIABLES

Caracterización de los

VARIABLES INDEPENDIENTES VARIABLE DEPENDIENTE

Caracterización de losResiduos Sólidos Municipales

Propiedades Geotécnicas de losResiduos Sólidos Municipales

Capacidad de Soporte delRelleno de ResiduosSólidos Municipales

Asentamiento a lo largodel tiempo del Relleno de Residuos Sólidos

VARIABLES

VARIABLE INDEPENDIENTE- Pesado de componentes y % en peso

- Peso de Muestra extraido de Hoyo- Volumen de Hoyo excavado - Peso total de muestra- Peso seco de muestra- Contenido de agua en muestra ensayada- Peso de muestra de cada uno de los tamicesse ha efectuado el tamizado convencional- Velocidad de filtracion de agua en el rellenoeste valor se ha estimado a traves del Ensayo de Carga Variable- Temperatura a 1 m de profundidad

se ha tomado la temperatura del relleno a diferentes alturas del relleno

- Resistencia a la penetracion del Relleno de

Temperatura

DIMENSION INDICADOR

Peso Unitario

Residuos Solidos Organicos y Residuos Solidos Inorganicos

CARACTERIZACION DE RESIDUOS SOLIDOS MUNICIPALES

PROPIEDADES GEOTECNICAS DE RESIDUOS SOLIDOS MUNICIPALES

Contenido de Humedad

Analisis Granulometrico

Permeabilidad

se ha efectuado lo siguiente : muestreo, secado, tamizado y clasificacion visual de residuos solidos

Ope

raci

onal

izac

ión

de v

aria

bles

e

Indi

cado

res

- Resistencia a la penetracion del Relleno de Residuos Solidos

Ensayo de Penetracion Dinamica Liviana

- Resistencia a la penetracion del Relleno de Residuos Solidos

Ensayo de Carga en Placa- Capacidad de Soporte del Relleno de Residuos Solidos

VARIABLE DEPENDIENTE DIMENSION INDICADOR

- Dimension variable de cada dado de Concreto

- Monitoreo de asentamientos con nivel topografico

MODELOS PREDICTIVOS : - Asentamiento por consolidacion

- Altura inicial del Residuo Solido Municipal- Presion efectiva del Relleno de Residuo Solido Municipal- Parametros de Compresibilidad Primaria y -Tiempo de aplicación de la carga- Deformacion

MONITOREO DE 03 DADOS DE CONCRETO

ASENTAMIENTO DEL RELLENO DE RESIDUOS SOLIDOS

MUNICIPALESModelo de Sowers Modelo de Power Creep Law

- Muestreo de caracteristicas de Residuo Solidos a diferentes profundidades del relleno hasta 5.5 m

Ensayo de Penetracion Estandar

CAPACIDAD DE SOPORTE DEL RELLENO DE RESIDUOS SOLIDOS MUNICIPALES

Ope

raci

onal

izac

ión

de v

aria

bles

e

Indi

cado

res

III – METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

3.1 NIVEL Y TIPO DE INVESTIGACIONExperimental ; comprobación de la

hipótesis a través de Ensayos geotécnicosIn Situ y Laboratorio

Tipo de Investigación

Descriptivo ; se alcanza un procedimientode Impermeabilización, Sellado y Reincersión

y posibles usos

Nivel de Investigación

Tipo de InvestigaciónPredictivo ; ha permitido la estimación del

asentamiento, uso modelos Predictivos(Sowers y Power Creep Law)

3.2 ESTRATEGIA DE INVESTIGACIONa.- Investigación bibliográfica e información existente

b.- Reconocimiento de campo

c.- Extracción de muestras

CANTIDAD4354133

1644

Determinacion de Contenido de HumedadCaracterizacion de Residuos SolidosAnalisis Granulometrico

ENSAYOS DE CAMPO

ENSAYOS DE LABORATORIO

Determinacion de Peso Unitario In SituPermeabilidad In SituEnsayo de Penetracion Estandar (SPT)Ensayo de Penetracion Dinamica LivianaEnsayos de Carga en PlacaMedición de Asentamientos (dados de Concreto)Temperatura

d.- Caracterización de los ResiduosSólidos y determinación de suspropiedades geotécnicas

e.- Determinación de la compresibilidad de los residuos sól idos

f.- Procesamiento e interpretación de resultados

Los recursos utilizados en la presente investigación fuero n :

3.3 RECURSOS DE INVESTIGACION

MaterialesMateriales : Cemento, agregado, piedra mediana, bolsas de plástico,respiradores, mandiles, guantes, tachos (140 litros), bal des, botas dejebe, bolsas de yute, etc.

EquiposEquipos ee instrumentosinstrumentos : Camioneta simple, SPT, PDL, estacióntotal, nivel de ingeniero, picos, palas, carretilla, balan za de 100 Kg.,cámara filmadora, cámara fotográfica, etc.

3.3 AMBITO DE ESTUDIO

Se estableció comoárea de estudio elBotadero de SanAntonio

AEROPUERTO VELAZCO ASTETE

URB. LAS JOYAS

AREA EN ESTUDIO

LINEA FERREA

SAN ANTONIO

AREA EN ESTUDIO

Se tomo comoMuestra 04 puntosrepresentativosubicados en el áreade estudio delBotadero de SanAntonio

Ensayo de Hoyo (Test Pit)Ensayo de PermeabilidadCaracterizacion de R.S.M.Contenido de HumedadTemperatura

Ensayo de PDL


IV– DESARROLLO Y EVALUACION DE RESULTADOS DELA INVESTIGACION

Se alcanza un resumen del programa experimental realizadoen el presente trabajo, llevándose a cabo ensayos geotécnic osIn Situ y ensayos a gran escala en laboratorio de Mecánica deSuelos

Dado 02

Dado 03

Dado 01

Ensayo de Hoyo (Test Pit)Ensayo de PDL


Ensayo de PDL


Ensayo de PDL

4.1 CARACTERIZACION GEOTECNICA DE RSMLa ejecución de este ensayo se realizo de acuerdo a lametodología indicada y utilizada por Zeccos D. (2005), Doct orPhilosophy Thesis

Telas2,04%

Bolsas de Plastico16,08%

Botellas PET10,42%

Vidrios6,27%

Desechos de Adobe, Tejas,

Concreto y Ladrillo57,83%

Otros (*)7,37%

Raices y semillas12,16%

Huesos25,68%

Maderas22,97%

Papeles y Cartones39,19%

Clasificación RSM Inorgánicos Clasificación RSM Orgánico s

CARACTERIZACION

La caracterización ha permitido conocer cada uno de los comp onentesque conforman el relleno de residuos sólidos del Botadero

COMPOSICION DE RESIDUOS SOLIDOS

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00

Huesos

Raices y semillas

Maderas

Papeles y Cartones

Bolsas de Plastico

Telas

Botellas PET

Vidrios

Desechos de Adobe, Concreto y Ladrillo

Otros (*)

RE

SID

UO

S

El relleno esta conformado poruna gran cantidad de material dedemolición de viviendas deadobe, concreto y ladrillo y enmenor cantidad por papeles ycartones

RESIDUOS ORGANICOS %

RESIDUOS INORGANICOS %

PUNTO 01 13,09 86,91PUNTO 02 12,05 87,95PUNTO 03 12,99 87,01PUNTO 04 9,29 90,71

PROMEDIO 11,86% 88,15%

UBICACIÓNPORCENTAJE (%)PUNTO 01 PUNTO 02 PUNTO 03 PUNTO 04

13,09 86,91

12,05 87,95

12,99 87,01

9,29 90,71

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

PORCENTAJE (%)

PUNTO 01

PUNTO 02

PUNTO 03

PUNTO 04

CONTENIDO ORGANICO - INORGANICO

RESIDUOS ORGANICOS RESIDUOS INORGANICOS

Se concluye que un promedio de88.15% es Residuos SólidosInorgánicos y 11.85% sonResiduos Sólidos Orgánicos

4.2 PROPIEDADES GEOTECNICAS DE RSMPESOPESO UNITARIOUNITARIO

En la presente investigación se ha considerado el ensayo dehoyo (Test Pit) a gran escala, por considerarse el mas confia bleen la estimación del Peso Unitario cuya norma ASTM es :

ASTM standard D5030 – 89 : Test Method for Density of Soil and R ockin Place by the Water Replacement Method in a Test Pit.

USBR 7221 – 89 : Determining Unit Weight of Soils In - Diámetro del hoyo

Abertura de la plantilla

USBR 7221 – 89 : Determining Unit Weight of Soils In -Place by the Water Replacement Method in a Test Pit

d

Diámetro del hoyo

D

Peso Unitario

(kN/m3)

Peso Unitario

(Kg/m3)PUNTO Nº 01 7,88 803,43PUNTO Nº 02 11,94 1.216,63PUNTO Nº 03 9,74 992,42PUNTO Nº 04 8,95 912,71

7,88

11,94

9,74 8,95

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00P

eso

Uni

tario

(k

N/m

3)

PUNTO Nº 01 PUNTO Nº 02 PUNTO Nº 03 PUNTO Nº 04

Ubicacion

PESO UNITARIO

Resultados Peso Unitario Tesis

El Peso UnitarioEl Peso Unitariocalculado en lapresente tesis seencuentran dentrodel rango deinvestigacionesrealizadas por otrosautores.

CONTENIDOCONTENIDO DEDE HUMEDADHUMEDAD

Se tomaron 04 muestras representativas de aprox. 5 a 6 Kg. decada uno de los 04 puntos muéstrales del Botadero

21,8

6%

20,8

3%18

,91%

19,6

0%

21,9

5%

24,6

7%

22,4

5%

24,3

8%

24,0

3%

20,2

6%

23,3

2%

22,6

3%

25,8

0%

33,9

3%

26,6

3%

26,3

3%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

Con

teni

do d

e H

umed

ad (

%)

CONTENIDO DE HUMEDAD Del grafico se apreciael mayor contenido dehumedad se presentaen el punto 04

Se ha encontradoresiduos sólidos en

UbicaciónCONTENIDO DE

HUMEDAD PROMEDIOPUNTO 01 20,30%PUNTO 02 23,36%PUNTO 03 22,56%PUNTO 04 28,17%

0,00%

Con

teni

do d

e H

umed

ad (

%)


Ubicacion

20,30%23,36% 22,56%

28,17%

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

Con

teni

do d

e H

umed

ad

(%

)

PUNTO Nº 01 PUNTO Nº 02 PUNTO Nº 03 PUNTO Nº 04Ubicacion

PROMEDIO CONTENIDO DE HUMEDAD

residuos sólidos enproceso dedescomposición,mayor presencia dehumedad, esto debidoa que es “basurafresca” o reciente .

ANALISISANALISIS GRANULOMETRICOGRANULOMETRICO

Este ensayo se desarrolla con el Análisis Granulométricoconvencional en laboratorio

CLASIFICACION SUCS

PUNTO 01 SMPUNTO 02 SMPUNTO 03 SMPUNTO 04 SM

Los resultados obtenidosindican que son arenaslimosas mal graduadas ,presencia de materialesde demolición deviviendas de adobe,concreto y ladrillo

PERMEABILIDADPERMEABILIDADPERMEABILIDADPERMEABILIDAD

El método empleado para la estimación del valor de lapermeabilidad In Situ fue el Ensayo de Lefranc con NivelVariable

( )2

12e ln

..8

2lnd

h

h

tL

dLK =

La permeabilidad se ha estimadomediante la expresión siguiente :

Permeabilidad K (cm/s)

PUNTO 01 1.63 x 10-4

PUNTO 02 4.24 x 10-4

PUNTO 03 1.74 x 10-4

0,000163

0,000424

0,000174

0

0,0001

0,0002

0,0003

0,0004

0,0005K

(cm

/s)

PUNTO 01 PUNTO 02 PUNTO 03

Ubicacion

PERMEABILIDAD

Los valores obtenidosde la permeabilidad seencuentran en un rangodesde 1.63x10 -4 hasta4.24x10-4, el grado depermeabilidad es bajo ycorrespondiendo a unsuelo de arena fina SM

Los resultados queestán dentro del rangoobtenidos por otrosinvestigadores enrellenos sanitarios, losmismos que permitiránformular un adecuadodiseño de cierre yrehabilitaciónTEMPERATURATEMPERATURA

En la medición de la temperatura se instalo un termómetro

TEMPERATURA EN BOTADERO15

16

17

18

19

20

21

0,2 0,5 1,1Profundidad (m)

Tem

pera

tura

ºC


En la medición de la temperatura se instalo un termómetroelectrónico en cada uno de los ensayos de hoyo

PROFUNDIDAD (m)

TEMPERATURA ºC

0,25 16,30,5 17,21 18,8

0,3 16,90,5 17,21 18,7

0,25 18,20,5 18,71 19,3

0,2 18,20,5 18,71,1 20,2

PUNTO 01

PUNTO 02

PUNTO 03

PUNTO 04

La Tº es similar almedio ambiente

Cubo o Dado de ConcretoPuntos de control o monitoreo

Dad

o 01

H

= 1

.00

m.

Dad

o 01

L

= 1

.80

m.

Dad

o 02

H

= 1

.50

m.

Para poder determinar el asentamiento enun tiempo determinado, en el área deestudio del Botadero se ha realizado laconstrucción de 03 cubos o dados deconcreto de dimensiones diferentes cadauno de ellos siendo estos los siguientes :

ENSAYOENSAYO EXPERIMENTALEXPERIMENTAL

El objetivo principal fue elestudio del comportamientodeformacional del relleno delbotadero sometido a cargasrealizándosele un monitoreodel asentamiento

PLANTA ELEVACION

Superficiedel Relleno

h = 20 cm

Dado 01 H = 1.80 m.

Dado 02 H = 1.50 m.

Dado 03 H = 1.00 m.

Dad

o 01

B

= 1

.80

m.

Dad

o 02

B

= 1

.50

m.

Dad

o 03

B

= 1

.00

m.

Pto. 01

Pto. 02 Pto. 03

Pto. 04

Pto. 05

Los objetivos secundarios con la construcción de estos 03cubos o dados de concreto de dimensiones diferentes, fueron :

La medición y monitoreo de los asentamientos iniciaron el

- Medición topográfica con lecturas directas de nivelación de elasentamiento que se produce en el relleno del Botadero, some tido acargas.

- A partir del registro de los asentamientos encontrados nospermitirán estimar los parámetros resistentes e índices decompresibilidad, a través de un análisis de retro calculo (B ackanálisis)

La medición y monitoreo de los asentamientos iniciaron el01.04.2007 hasta el 04.04.2008 durante un periodo de 341 día s

Luego de haber transcurrido 87 días se realiza una recarga encada uno de los dados de concreto siendo los pesos siguientes :

Dado 01; s/carga 2000 Kg.Dado 02; s/carga 1500 Kg.Dado 03; s/carga 1000 Kg.

Dado - 01 (cm)

Dado - 02 (cm)

Dado - 03 (cm)

1 20,90 18,70 12,70 3412 21,10 19,10 13,30 3413 20,90 20,60 13,50 3414 21,30 18,80 12,90 3415 22,00 19,50 13,20 341

PTO. MONITOREO

ASENTAMIENTO FINAL DADOS DE CONCRETOPERIODO

(dias)

RESUMEN FINAL DE ASENTAMIENTOS

341 diasASENTAMIENTO

PROMEDIO 21,24 19,34 13,12

Se continuo con el monitoreo durante un periodo restanteobteniéndose los asentamientos finales siguientes :

ASENTAMIENTO DADO Nº 01

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

Ase

ntam

ient

o (c

m)


0

5

10

15

20

Ase

ntam

ient

o (c

m)

Del cuadro de Resumen Final de asentamientos producidos en c adauno de los 03 dados se evidencia que cada uno de los dados hanpresentado ligeros asentamientos diferenciales.

Del monitoreo de asentamientos se obtuvo los gráficos sigui entes :

25,0

0,0

2,0

5,0

11,0

17,0

29,0

34,0

51,0

59,0

64,0

71,0

87,0

101,

0

133,

0

144,

0

213,

0

341,

0

Tiempo (dias)

Ase

ntam

ient

o (c

m)

Punto 01 Punto 02 Punto 03 Punto 04 Punto 05

25

0,0

2,0

5,0

11,0

17,0

29,0

34,0

51,0

59,0

64,0

71,0

87,0

101,

0

133,

0

144,

0

213,

0

341,

0

Tiempo (dias)

Ase

ntam

ient

o (c

m)



0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

0 2 5 11 17 29 34 51 59 64 71 87 101

133

144

213

341

Tiempo (dias)

Ase

ntam

ient

o (c

m)


4.3 CAPACIDAD DE SOPORTE DEL RELLENOENSAYOENSAYO DEDE PENETRACIONPENETRACION ESTANDARESTANDAR (SPT)(SPT)

Este ensayo ha permitido realizar la evaluación cualitativ a dela resistencia del relleno del botadero, habiéndose realiz ado05 sondeos de SPT

0,0

6,6

20,4

10,5

0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 182022242628303234

Numero de Golpes x 30 cm- Ha permitido identificar zonas de resistencia

débiles y relativamente regulares, permitiendozonificar el área del Botadero

- La resistencia del relleno aumentaprogresivamente y de forma lineal tal como se

SONDEO Nº

TIPO DE ENSAYO

ANGULO DE FRICCION (φφφφ )

PROFUNDIDAD (m)

S - 01 SPT 20º - 23.9º 0.30 - 5.40

S - 02 SPT 21.6º - 32.7º 0.30 - 5.4

S - 03 SPT 33.9º - 32.6º 0.30 - 2.70

S - 04 SPT 24.8º - 23.3º 0.30 - 6.0

S - 05 SPT 19.2º - 33º 0.30 - 3.30

9,9

10,5

3,3

6,6

4,6

6,6

5,3

5,3

5,3

6,6

9,2

13,2

11,2

32,9

31,6

1,01,11,21,31,41,51,61,71,81,92,02,12,22,32,42,52,62,72,82,93,03,13,23,33,43,53,63,73,83,94,04,14,24,34,44,54,64,74,84,95,05,15,25,35,45,5

Profund

idad

(m)

- De los resultados obtenidos podemos afirmarque existe un incremento de la resistencia a lapenetración con el tiempo

progresivamente y de forma lineal tal como seaprecia en el grafico

ENSAYOENSAYO DEDE PENETRACIONPENETRACION DINAMICADINAMICA LIVIANALIVIANA (PDL)(PDL)

1,6

0,00,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0 2 4 6 8 10 12 14

Numero de Golpes x 30 cm

Este ensayo ha permitido conocer cualitativamente elcomportamiento del botadero, habiéndose realizado 04ensayos de PDL

● Se ha realizado una evaluación cualitativa ycuantitativa de la resistencia donde seencuentran ubicados los dados de concreto

● La resistencia a la penetración del rellenoaumenta progresivamente y de forma lineal talcomo se aprecia en el grafico

SONDEO Nº

TIPO DE ENSAYO

ANGULO DE FRICCION (f)

PROFUNDIDAD (m)

Punto 01 PDL 19.5º - 23.8º 0.30 - 2.10

Punto 02 PDL 19.2º - 30.1º 0.30 - 2.10

Punto 03 PDL 18.9º - 24.3º 0.30 - 2.70

Punto 04 PDL 18.5º - 24.3º 0.30 - 2.10

2,1

3,7

11,1

8,9

11,6

7,9

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

2,1

2,2

Pro

fund

idad

(m

)

● Mediante un análisis de retro calculo se haestimado los parámetros resistentes ( φφφφ) y (c),donde se ubican los dados de cº

Con el empleo de la expresión de Terzaghi de capacidad decarga se procede al retro calculo

γγγ BN 2

1 ND cN q qfCu ++= C ubo de C oncre to

f'c=140 K g /cm 2

γ = 7 .88 kN /m 3

Donde :

Con el calculo del Peso Unitario y dimensiones de cada uno 03dados de concreto, se logró realizar un análisis de retro cál culo(Back análisis) y estimar los parámetros resistentes

q = γγγγ Df

El residuo sólido del Botadero de San

Calculo de parametros resistentes (Back analisis)

ElementoAngulo de Friccion ( φφφφ)

Cohesion (Kg/cm2)

DADO 01 13,13º 0DADO 02 8,21º 0DADO 03 10,99º 0

(retro calculo)RESUMEN DE ANGULOS DE FRICCION

γ = 7 .88 kN /m 3

El residuo sólido del Botadero de SanAntonio es SM; Arenas limosas,mezclas de arena y limo mal graduado

c = 0 Kg/cm 2

Por lo tanto estamos frente aun suelogranular o NO COHESIVO

La carga ultima obtenida, realizamos eltanteo para encontrar el ángulo defricción ( φφφφ) en cada uno de los cubos

Los valores obtenidos del ángulo de fricción del análisis deretro cálculo se considera como valores mínimos y losobtenidos en campo mediante el ensayo de PDL se consideracomo los valores máximos

Retrocalculo

Profundidad Valor maximo ( φφφφ ) Valor minimo ( φφφφ )

Punto 01 0.30 - 2.10 19,5º - 23,8º 13,13º

Punto 02 0.30 - 2.10 19,2º - 30,1º 8,21º

Punto 03 0.30 - 2.70 18,9º - 24,3º 10,99º

Ensayo de campo PDL

ANGULO DE FRICCIONSONDEO

Nº

ENSAYOENSAYO DEDE CARGACARGA ENEN PLACAPLACAENSAYOENSAYO DEDE CARGACARGA ENEN PLACAPLACASe realizo este ensayo con la finalidad de conocer elcomportamiento esfuerzo – deformación,

El ensayo se harealizado en interior delestrato de cobertura auna profundidad de 30cm. lo recomendable essobre los residuossólidos

Se ha obtenido una presiónaplicada de 1.4 Kg/cm 2

correspondiendo unasentamiento de 35.63 mm

ENSAYO DE CARGA EN PLACA

0,0

0,5

0,2

0,5

0,8

1,0

1,2

1,4

0,8

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00

Asentamiento (mm)

Pre

sión

(kg/

cm2)

4.4 MODELOS GEOTECNICOS DE COMPRESIBILIDADMODELOMODELO DEDE SOWERSSOWERS ((19731973))MODELOMODELO DEDE SOWERSSOWERS ((19731973))

Este es uno de los modelos mas ampliamente utilizados en lapredicción de asentamientos.

En la presente investigación y a partir de las mediciones de l osasentamientos obtenidos en el monitoreo de los 03 dados deconcreto, a través de un análisis de retro calculo (back anál isis) se haobtenido los parámetros de compresibilidad propios del Bot adero.

Para la obtención de los índices de compresibilidad se deber á conocer lasparámetros siguientes :

1 - )(1

et

S0 γ

γ w+=

kN/m 3 kg/m 3 kN/m 3 kg/m 3

Dado Nº 01 7,880 803,3 7,035 717,1 20,3 0,074Dado Nº 02 11,940 1217,1 10,660 1086,6 23,36 0,101Dado Nº 03 9,740 992,9 8,816 898,7 22,56 0,109

PARAMETROS

Elemento Peso Unitario Total ( γγγγt)

Peso Unitario Solidos ( γγγγS)

Contenido de Humedad

(w%)

Indice de Vacios (e 0)

Peso especifico de los sólidos ( γγγγs) Peso especifico total ( γγγγt)

Contenido de humedad (w%) Índice de vacíos (e 0)

Con los valores encontrados en la tabla anterior procedemos a calcular los

C ubo de C oncre to f'c=140 K g /cm 2

γ = 7 .88 kN /m 3

)(lH

)e(1 H C

'0

'prom

'0

C

0C

σσσ ∆+

+∆=og

Con los valores encontrados en la tabla anterior procedemos a calcular losparámetros de compresibilidad, utilizando los modelos de pr edicción deasentamientos propuestos por SOWERS

- Índice de Compresión Primaria (C C) :

- Índice de Compresión PrimariaModificado (C ce ) :

0

Cce e1

CC

+=

- Índice de Compresión Secundaria (C αααα):

+∆=

1

2

0secundario

tt

logH

)e(1 H Cα

DADO - 01 DADO - 02 DADO - 03

Indice de Compresion Primaria (Cc) 0,2278 0,3199 0,2003

Indice de Compresion Primaria Modificado (Cce) 0,2121 0,2905 0,1806

Indice de Compresibilidad Secundaria (Cα) 0,0340 0,0350 0,0575Indice de Compresibilidad Secundaria Modificado (Cαe) 0,0317 0,0318 0,0518

ELEMENTOSCOEFICIENTES O INDICES DE COMPRESIBILIDAD

- Índice de Compresión Secundaria Modificado (C ααααe):

0e e1

C C

+= α

αCoeficientes de Compresibilidad de Tesis (Botadero)

Referencia (1) Indice Compresion Primaria (C ce)

Indice Compresion Secundaria (C αααα e)

Sowers, 1973 0,1 - 0,41 0,02 - 0,07(1) Recopilacion de Fasset et al., (1994), y Landva et al., (2000)

SOWERS tiene sus propios parámetros de compresibilidad tan to para elasentamiento por consolidación primario y asentamiento po r consolidaciónsecundario

PARAMETROS DE COMPRESIBILIDAD Rango mayor Rango menorCoeficente de Compresion Primaria

Modificada 0,41 0,1

Coeficente de Compresibilidad Secundaria Modificada 0,07 0,02

COMPARACION DE ASENTAMIENTOS DADO - 01

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

1 5 10 15 20

TIEMPO (Años)

AS

EN

TA

MIE

NT

O (

cm)

prediccion asentamiento rango mayor

(Sowers )

prediccion asentamiento rango menor

(Sowers)

prediccion asentamiento

(Tesis)


5,000

15,000

25,000

35,000

45,000

55,000

65,000

1 5 10 15 20

TIEMPO (Años)

AS

EN

TA

MIE

NT

O (

cm)


(Sowers )


(Sowers)


(Tesis)

Comparación de asentamientos Dados; 01, 02 y 03 (índices deCompresibilidad Sowers vs índices de Compresibilidad tesi s)


5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

1 5 10 15 20

TIEMPO (Años)

AS

EN

TA

MIE

NT

O (

cm)


(Sowers )


(Sowers)


(Tesis)

COMPARACION ASENTAMIENTOS PROYECCION 20 AÑOS(Indices de Compresibilidad)

58,2

5

37,1

2

33,6

02

28,8

27

23,9

61

18,1

79

16,7

97

10,5

05

66,1

3

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

DADO 01 DADO 02 DADO 03

Elementos

Ase

ntam

ient

o (c

m)

Asentamiento mayor (Sowers) Asentamiento Tesis Asentamiento menor (Sowers)

COMPARACION ASENTAMIENTOS(Indices Comp. Sowers versus Medicion real campo)

33,

07

24

,62

21,2

4

19,3

4

13,1

2

11,7

38

8,9

52

6,6

29

43,5

5

0

10

20

30

40

50


Elementos

Ase

ntam

ient

o (c

m)

Rango mayor (Sowers) Medicion real (campo) Rango menor (Sowers)

COMPARACION PREDICCION ASENTAMIENTOS A 341 DIAS(Modelo de Sowers versus Medicion Real en Campo)

19,9

0

14,1

3

21,2

40

19,3

40

13,1

20

21,8

3

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000


Elementos

Ase

ntam

ient

o (c

m)

Prediccion asentamiento 341 dias (Modelo Sow ers) Asentamiento Real en Campo

Podemos afirmar que el modelo de Sowers tiene un buen grado deaproximación en la predicción de asentamientos del Botader o

MODELOMODELO DEDE POWERPOWER CREEPCREEP LAWLAW

PARAMETROS DE COMPRESIBILIDAD

Rango mayor Rango menor

Referencia de Compresibilidad; m

(m2/kN) 5,8 x 10-5 1,2 x 10-5

Indice de Compresion (n) 0,67 0,5

El modelo de Power Creep Law es una de las formas mas simples derepresentar la deformación dependiente del tiempo bajo una cargaconstante

Para la aplicación del modelo de Power Creep Law se utilizó lo sparámetros de (m) y (n) resultado del Estudio de Investigaci ón llevadoa cabo por el profesor M. El - Fadel

Se efectúa un análisis comparativo de asentamientos Dados; 01, 02 y 03(modelos Power Creep Law vs modelo de Sowers índices de Compr esibilidadtesis)

COMPARACION ASENTAMIENTOS DADO - 01

0,000

100,000

200,000

300,000

400,000

500,000

600,000

1 5 10 15 20TIEMPO (años)

AS

EN

TA

MIE

NT

O (

cm)

predicción asentamientos rango mayor (Power Creep Law)

predicción asentamiento tesis (modelo Sowers)

predicción asentamientos rango menor (Power Creep Law)

TIEMPO (años)


0,000

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

350,000

400,000


AS

EN

TA

MIE

NT

O (

cm)


0,000

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

160,000

180,000


AS

EN

TA

MIE

NT

O (

cm)

COMPARACION ASENTAMIENTOS(Indices Comp. Power Creep Law versus Medicion real campo)

47,3

7

19,7

0

21,2

40

19,3

40

13,1

20

6,40

2

4,84

9

2,02

3

62,5

5

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000


Elementos

Ase

ntam

ient

o (c

m)

Rango mayor (Power Creep Law) Medicion real (campo) Rango menor (Power Creep Law)

COMPARACION ASENTAMIENTOS PROYECCION 20 AÑOS(Indices de Compresibilidad Tesis Sowers versus Pow er Creep Law)

365,

57

152,

51

33,6

02

28,8

27

23,9

61

29,4

17

22,2

80

9,29

5

482,

68

0,000

100,000

200,000

300,000

400,000

500,000

600,000


Elementos

Ase

ntam

ient

o (c

m)

Prediccion asentamiento mayor (Power Creep Law) Prediccion asentamiento SowersPrediccion asentamiento menor (Power Creep Law)

CUADRO RESUMEN COMPARATIVO FINAL MODELO DE SOWERS,

Rango mayor (cm)

Rango menor (cm)

Rango mayor (cm)

Rango menor (cm)

DADO 01 43,554 11,738 62,545 6,402 21,240DADO 02 33,070 8,952 33,497 9,083 19,340DADO 03 24,617 6,629 24,896 6,715 13,120

CUADRO GENERAL COMPARATIVO DE ASENTAMIENTO A LOS 34 1 DIAS

ASENTAMIENTO REAL CAMPO

(341 dias)

MODELO DE POWER CREEP LAW

MODELO DE SOWERSELEMENTO

CUADRO RESUMEN COMPARATIVO FINAL MODELO DE SOWERS, MODELO DE POWER CREEP LAW Y ASENTAMIENTO REAL EN CA MPO

V– VALIDACION HIPOTESIS

5.1 PRIMERA HIPOTESIS

“La caracterización de los residuos sólidos orgánicos e ino rgánicosinciden en el grado de asentamiento del botadero de San Anton io de laciudad del Cusco”

RESIDUOS ORGANICOS %

RESIDUOS INORGANICOS %

DADO 01 13,09 86,91 21,24 21,83DADO 02 12,05 87,95 19,34 19,9

UBICACIÓNCARACTERIZACION Asentamiento

Real en Campo (cm)

Asentamiento Modelo de

Sowers (cm)

DADO 03 12,99 87,01 13,12 14,13

• Del cuadro mostrado se aprecia que el porcentaje en peso de Re siduosSólidos Inorgánicos es mucho menor al de Residuos Sólidos Or gánicos

• Se demuestra que los fenómenos de degradación esta disminuy endo,consecuentemente los asentamientos en el Botadero son lent os es decirasentamientos secundarios.

• Esta caracterización ha permitido mediante un análisis de re tro calculopoder estimar el grado de asentamiento que se presenta en cad a uno de losdados de concreto, comparándose con el asentamiento monito reado encampo

5.2 SEGUNDA HIPOTESIS

“La aplicación de modelos geotécnicos a partir de las propie dadesgeotécnicas nos permitirá predecir el grado de asentamient o que seproducirá en el relleno del botadero de San Antonio de la ciud ad delCusco”

• Determinar y estimar las propiedades geotécnicas de los RSM ha sido unatarea muy difícil, por lo heterogeneidad de los materiales q ue conforman elrelleno siendo los parámetros geotécnicos siguientes : Pes o Unitario,Contenido de Humedad, Análisis Granulométrico, Permeabil idad yTemperatura .Temperatura .

• El empleo de estos parámetros geotécnicos, asentamiento mo nitoreado delos dados de concreto y a partir de un análisis de Retro calcul o (Backanálisis) del modelo de Sowers, nos han permitido obtener lo s parámetrosde compresibilidad del relleno.

• Utilizando los parámetros de compresibilidad encontrados e n la presentetesis y haciendo uso del modelo predictivo de Sowers, los res ultadosobtenidos tienen una aceptable aproximación con las lectur as realizadasdel monitoreo de los asentamientos producidos en campo.

• El empleo del Modelo predictivo de Power Creep Law, también r equiere delempleo de algunos parámetros geotécnicos estimados en el pr esentetrabajo de tesis

5.3 TERCERA HIPOTESIS

“Los ensayos de penetración In Situ y de carga en placa nos per mitirádeterminar los parámetros resistentes del relleno, estima ndo el gradode asentamiento que se produce en el botadero de San Antonio d e laciudad del Cusco”

• Con el empleo de ensayos de penetración In Situ y carga en plac a nos hapermitido estimar el grado de resistencia del relleno frent e a la penetracióny el asentamiento que se produce, frente a las cargas actuant es.

• Con los dados de concreto, parámetros geotécnicos del relle no de RSM yun análisis de retro calculo, mediante el empleo de la ecuaci ón de Terzaghide capacidad de carga nos ha permitido estimar los parámetro s resistentesdel Botadero ( φφφφ) y (c), teniéndose en consideración que se conoce losasentamientos reales en campo.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

1. Resultado de la caracterización geotécnica concluimos qu e los fenómenosde asentamiento que se vienen dando en el botadero son lentos ycuantitativamente menores

2. La estimación de las propiedades geotécnicas o parámetro s decomportamiento de los RSM a partir de métodos geotécnicos tr adicionalesde Mecánica de Suelos ha resultado efectivo su aplicación

ENSAYOS Punto 01 Punto 02 Punto 03 Punto 04Peso Unitario (kN/m3) 7,88 11,94 9,74 8,95Contenido de Humedad (w %) 20,3 23,36 22,56 28,17Analisis Granulometrico (SUCS) SM SM SM SM

Permeabilidad (cm/s) 1,63 x 10-4 4,24 x 10-4 1,74 x 10-4 ----Temperatura (ºC) 17,43 17,60 18,73 19,03

3. A partir de los valores del asentamiento de dados de concre to, empleo dedel modelo de Sowers y análisis de retro calculo permitieron estimar losparámetros de compresibilidad del relleno del Botadero

4. De la aplicación de los modelos predictivos de asentamien tos Sowers yPower Creep Law se concluye que el modelo de Sowers tiene una m ejoraproximación al valor del asentamiento real de campo mientr as que elModelo de Power Creep Law tiene valores muy extremos

Índices de Compresibilidad Dado 01 Dado 02 Dado 03Índice de Compresión Primaria Modificado (Cce) 0,21 0,29 0,181Índice de Compresibilidad Secundaria Modificado (Cαe) 0,0317 0,0318 0,0518

5. Los ensayos de SPT y PDL nos han permitido evaluar la resist encia delrelleno a la penetración, el SPT ha permitido sectorizar el ár ea del rellenolas zonas débiles y el PDL nos a permitido estimar los parámetr os deresistentes del relleno a partir de un análisis de retro calc ulo

6. El ensayo de carga en placa nos ha permitido conocer el comp ortamientoesfuerzo – deformación (asentamiento) del relleno concluyé ndose que losensayos de SPT, PDL y Carga en Placa nos han permitido conocer elasentamiento que se produce en el botadero

RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES

1. Investigaciones posteriores a la presente deben ser de ca ráctermultidisciplinaría con la participación de especialistas en medio ambiente,química y biología y dar mayor importancia a esta nueva disci plinaGEOTECNIA AMBIENTAL

2. Caracterizar este tipo de investigaciones con materiales ubicados a mayorprofundidad del relleno debiendo de emplearse equipos espe cializados deperforación con taladros de cubo de 30” de diámetro

3. Se recomienda implementar la instalación de un laborator io de ResiduosSólidos Municipales que permitirá el desarrollo de proyect os parasolucionar problemas medio ambientales

4. Preferentemente se recomienda utilizar el modelo predic tivo deasentamientos de Sowers

5. Para un mejor resultado de los modelos predictivos se reco mienda lacolocación de placas sobre el relleno del botadero a un éste h aya sidosellado debiéndose de realizar un monitoreo permanente

7. Se recomienda a efectos de la reinserción, dar un uso fores tal albotadero, debiéndose de instalarse una red de colectores de lixiviados ybiogas y realizar un monitoreo permanente

Documents

Exposicion Tesis Geotecnia Ambiental