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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)

Proyectos de Investigación relacionados



Vertedero de Payatas (Filipinas) Deslizamiento año 2000

(300 muertos)

• Excesiva pendiente (entre 1H:1V y 1H:2V) • Insuficiente control del

drenaje • Lixiviado • Gas



• Sobre los RSU con MBT •Parámetros resistentes de los RSU

• Ensayos laboratorio • Ensayos in situ • Análisis de roturas • Interfaces. Geosintéticos

Contenido



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



Vertedero

Separación (cribado…)

Recogida selectiva Reciclado

Incineración Compostaje

Uso

Escorias Cenizas

RSU sin MBT

Residuo



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



Porcentaje estimado de usuarios de MBT en Europa. Fuente: TBU Environmental Engineering Consultants



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,…)




Curvas tensión-deformación típicas Ensayos de corte directo Ensayos triaxiales

Resultados compilados por Stark et al. (2009)

Definición de rotura ??? Usualmente ε = 5 – 20%




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 ?



R.S.U. Convencionales – Sondeos



R.S.U. Convencionales – Ensayos in situ

Presiómetros Penetrómetros (CPT - CPTu)



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)



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)



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



Vertedero de Meruelo II (Cantabria) Talud frontal

Estado en 2004

R.S.U. Convencionales – Control de movimientos



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

)



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)



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 =+



avsavsc ,, tg' τφσ =+

R.S.U. Convencionales – Parámetros recomendados

Singh y Murphy (1990)



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)


Sánchez-Alciturri et al. (1993)




1993 -2009: nuevos análisis de roturas

Compilación por Stark et al. (2009)




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%


Cohe

sión,

c (k

Pa)



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


Cohe

sión,

c (k

Pa)



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)



Parámetros resistentes. Interfaces

Martínez-Bacas (2009)



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



Gracias por su atención



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)

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