ANALIZA DE STABILITATE A UNUI DEPOZIT DE DEȘEURI MENAJERE INSTABIL [308160]

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREȘTI

FACULTATEA DE HIDROTEHNICĂ

SPECIALIZAREA INGINERIA MEDIULUI

LUCRARE DE LICENȚĂ

ANALIZA DE STABILITATE A UNUI DEPOZIT DE DEȘEURI MENAJERE INSTABIL

Coordonator științific:

Prof. univ. dr. ing. Loretta-Giulia BATALI

Absolvent: [anonimizat] 2019

Prezentarea temei de proiect

Proiectul se referă la analiza de stabilitate a pantelor și recomandarea unor lucrări de consolidare a [anonimizat].

Închiderea depozitelor neconforme este o cerință și o obligativitate care rezultă din angajamentele naționale de a [anonimizat] a impactului acestora asupra mediului înconjurător și sănătății umane.

[anonimizat]-Napoca, pus în funcțiune în anul 1974 și a cărui activitate a fost sistată la data de 16 iulie 2010.

La acest depozit s-a produs o alunecare de teren în data de 22 iulie 2017, [anonimizat] S – SE a depozitului, [anonimizat] (care a fost acoperit) și centura ocolitoare a [anonimizat]. S-[anonimizat].

Beneficiarul acestui depozit este Consiliul Județean Cluj iar proiectul de închidere face parte din programul „[anonimizat]. 1 [anonimizat], [anonimizat]”.

[anonimizat], a apelor de suprafață cât și a solurilor înconjurătoare afectate de exfiltrațiile din depozit.

[anonimizat], [anonimizat] s-a formulat un punct de vedere asupra cauzelor fenomenului de alunecare produs.

[anonimizat], care de altfel erau obligatorii pentru amplasamente și lucrări în pantă. Efectuarea lor s-a [anonimizat], [anonimizat] a fost subliniat motivul pierderii stabilițății a depozitului de deșeuri menajere.

[anonimizat], cu lucrările de sprijinire pentru zonele afectate.

Sinteză bibliografică asupra stabilității depozitelor de deșeuri menajere

2.1. [anonimizat] a celor situate în apropierea așezărilor urbane și a [anonimizat], deoarece în cazul unei funcționări deficitare a depozitelor, [anonimizat], inclusiv a siguranței lucrătorilor locali și a proprietăților din vecinătate.

[anonimizat], din: materiale combustibile (hârtie, carton, plastic, lemn, textile), bio-degradabile (resturi alimentare, fructe, legume) și materiale inerte (metale, sticlă, ceramică, cenușă, zgură, pamânt).

Astfel, în ceea ce privește depozitarea deșeurilor, este foarte importantă atât cunoașterea provenienței deșeurilor, tipul de deșeu, rata de producere cât și componența acestora.

Deșeurile menajere intră în categoria deșeurilor nepericuloase (conform HG 349/2005) iar depozitele de stocare, în speță, se numesc depozite pentru deșeurile nepericuloase (având ca referință HG 162/2002).

Din nefericire, cu mulți ani în urmă, în România sistemul de activități desfășurate pe depozitele de deșeuri existente era unul deficitar, nu se realiza o sortare în prelabil și, de cele mai multe ori, nu se ținea cont de clasele de deșeuri, deșeurile nemaifiind reciclate, în consecință se pierdeau cantități importante de posibile resurse secundare materiale și energetice.

Între timp, lucrurile s-au îmbunătățit, odată cu aderarea României la U.E., astfel că, țara noastră, în calitate de stat membru, a fost obligată să se alinieze cerințelor și legilor U.E. și anume, să închidă o mare parte din depozitele de deșeuri neconforme, care sunt într-un număr foarte mare. Multe din ele nu au fost monitorizate însă vor trebui luate măsuri de reabilitare, extindere sau închidere a acestora.

Studiile ANPM arată că, în România numărul de depozite de deșeuri conforme este foarte mic, fiind înregistrate doar 43, până în decembrie 2018.

Depozitarea controlată este un sistem de depozitare în care reziduurile menajere sunt depozitate în locuri special amenajate, făcându-se totodată și neutralizarea lor în scopul protejării mediului și, implicit, a populației.

Ciclul de viață al unui depozit de deșeuri conform este următorul:

Figură -Etapele de viață ale unui depozit de deșeuri conform

În faza de proiectare a unui depozit de deșeuri menajere este obligatoriu să se respecte cerințele legislative, și anume, el trebuie să fie alcătuit din:

Figură 2-Alcătuirea unui depozit de deșeuri menajere conform

(Ghid privind proiectarea depozitelor de deșeuri cu materiale geosintetice, indicativ GP 107-04, publicat în 2005)

Sistemul de etanșare-drenaj de bază, care are rolul de etanșare față de levigatul produs în masa de deșeuri, precum și de drenare și colectare a acestuia. Este realizat deasupra barierei geologice existente pe amplasament.

Bariera geologică a bazei și taluzurilor depozitului va consta într-un strat natural care satisface urmatoarele condiții:

grosime ≥ 1 m

permeabilitate, k ≤ 1×10-9 m/s

Stratul drenant are o grosime de 0,5 m și este alcatuit din pietriș sort 16/32 mm, cu un coeficient de permeabilitate k>10-2 m/s.

Corpul depozitului, constituit din masa de deșeuri depozitate.

Sistemul de etanșare- drenaj de suprafață, are rolul de a reduce infiltrațiile apelor din precipitații către corpul depozitului, de a minimiza emanația de gaze toxice produse în interiorul depozitului, de a colecta gazele toxice, ajută la integrarea în peisaj a amplasamentului după închidere.

Cerințele necesare referitoare la etanșarea de suprafață a depozitelor de deșeuri menajere sunt:

impermeabilizare naturală

strat filtrant de gaze

stratul drenant > 0,50 m

acoperirea superioară cu pamânt > 1 ( din care sol vegetal ≥ 0,30 m)

Sistemul de colectare și evacuare a gazelor de fermentare care constă din conducte, puțuri, drenuri, dispozitive de colectare ce conduc la instalații de prelucrare/valorificare.

În general, acest sistem constă în foraje verticale, din care prin sucțiune se aspiră gazul format de procesele de biodegradare a substanței organice.

Prin descompunerea anaerobă a deșeurilor se formează biogazul care este format din următoarele gaze: amoniac (NH3), dioxid de carbon (CO2), hidrogen (H2), hidrogen sulfurat (H2S), metan (CH4), azot (N2), oxigen (O2) și alte elemente.

Figură -Ansamblu colectare gaz depozit (D. Ianculescu 2007)

Sistemele de etanșare-drenaj ce sunt alcătuite pe principiul „multi-strat”, cuprinzând materiale naturale și/sau artificiale, fiecare având funcții și roluri bine definite.

Figură 4- Sisteme de etanșare-drenaj de bază și suprafață-referința HG 162-2002

(Ghid privind proiectarea depozitelor de deșeuri cu materiale geosintetice, indicativ GP 107-04, publicat în 2005)

Materialele utilizate la sistemele de etanșare-drenaj sunt:

materiale minerale: argilă, pietriș, amestecuri cu bentonită

materiale geosintetice: geomembrane, geotextile, geocompozite bentonitice etc.

Panta maximă a suprafețelor din depozit trebuie să fie 1:3. Depozitele cu înclinări ale taluzului între 1:3 și 1:5 trebuie să prezinte berme speciale în vederea realizării drumurilor de acces, la fiecare 10 metri înălțime și de minim 5 m lățime.

Atât în faza de proiectare dar și în perioada operațională și postoperatorie, elaborarea unei analize de stabilitate este fundamentală.

Un depozit de deșeuri își poate pierde stabilitatea într-una din etapele sale de viață, și anume:

în timpul execuției lucrărilor de terasamente necesare în cazul în care depozitul de deșeuri menajere este de tip rambleu, debleu sau mixt,

al instalarii necorespunzatoare a sistemelor de etanșare (impermeabilizare),

în timpul instalării necorespunzătoare a sistemelor de drenaj,

în timpul depozitării deșeurilor (faza de exploatare),

după închiderea depozitului precum și în cazul producerii unor cutremure.

În faza de exploatare, stabilitatea depozitului poate avea de suferit datorită tasării masei proprii a deșeurilor menajere, tasării terenului de fundare, atacului levigatului asupra structurii, eroziunii pantelor și datorită poansonării pe termen lung și scurt.

Unul dintre factorii importanți în determinarea potențialelor cedări este conlucrarea dintre materialele pamântoase și materialele gosintetice. Totodată, pot apare și cedări de tip geotehnic, în funcție de caracteristicile amplasamentului și de natura și așezarea deșeurilor.

2.1.1. Solicitările care pot duce la instabilitatea depozitelor de deșeuri

În cazul etanșării de bază:

Solicitări mecanice:

Tasarea pe termen scurt și lung a stratului suport al etanșării și terenului de fundare, ceea ce conduce la solicitări de tracțiune și de tip tridimensional în geosintetic;

Poansonarea pe termen scurt și lung.

Solicitări chimice și biologice urmare a contactului îndelungat cu levigatul produs de deșeuri;

Solicitări fizice: posibile temperaturi înalte;

Solicitări hidraulice-sarcina hidraulică de levigat ce acționează în permanență pe etanșare, subpresiuni.

În cazul etanșărilor taluzurilor depozitului:

Solicitări mecanice:

Tasarea pe termen scurt și lung a stratului suport al etanșării și terenului de fundare, ceea ce conduce la solicitări de tracțiune și de tip tridimensional în geosintetic;

Poansonarea pe termen scurt și lung;

Posibilitatea de alunecare pe pantă, în condiții statice sau dinamice (seism);

Solicitări fizice:

posibile temperaturi înalte;

Pot apare fenomene de îngheț-dezgheț în zonele superioare ale taluzului, unde grosimea stratului de deșeuri este mai mică;

Etanșarea poate fi supusă variațiilor de temperatură, de umiditate, microorganisme, raze UV etc.;

Solicitări chimice și biologice urmare a contactului îndelungat cu levigatul produs de deșeuri;

Solicitări hidraulice-sarcina hidraulică de levigat ce acționează în permanență pe etanșare, subpresiuni.

În cazul etanșării la suprafața depozitului:

Solicitări mecanice:

Poansonarea pe termen scurt și lung;

Eforturi și deformații datorate tasării suportului constituit de strtul de deșeuri și/sau tasărilor diferențiale;

Alunecare pe pantă.

Solicitări chimice și biologice: mai reduse decăt în cazul etanșării de bază sau de taluz;

Solicitări fizice:

temperaturi înalte;

îngheț-dezgheț;

vandalism și incendiu

Solicitări hidraulice: sarcină hidraulică nepermanentă dată de apele de precipitații.

În cazul drenării la baza depozitului:

Solicitări ale materialelor geosintetice care înlocuiesc drenajele realizate din materiale minerale:

Solicitări chimice și biologice datorită contactului îndelungat cu levigatul produs de deșeuri;

Solicitări mecanice:

Tasarea pe termen lung și scurt a stratului suport și terenului de fundare, ceea ce conduce la solicitări de tracțiune și de tip tridimensional în geosintetic;

Eforturile provenind de la straturile de deasupra, sub acțiunea cărora geosinteticul trebuie să își păstreze capacitatea de drenare;

Solicitări hidraulice: debit de levigat;

Solicitări fizice: posibile temperaturi înalte, colmatare.

În cazul drenării pe pantele depozitului:

Ca și în cazul etanșării instalate pe pante, caracteristicile de frecare pot duce la instabilitatea sistemului de drenaj pe pante.

În cazul drenării la suprafața depozitului:

Solicitări mecanice:

Tasarea pe termen lung și scurt a stratului suport; tasări diferențiale;

Eforturile datorate straturilor de deasupra, sub acțiunea cărora geosinteticul trebuie să își păstreze capacitatea de drenare;

Solicitări hidraulice: debit de levigat;

Solicitări fizice:

posibile temperaturi înalte; colmatare; îngheț-dezgheț; vandalism.

În cazul filtrării:

În situația în care materialele geosintetice utilizate cu rol de separare nu răspund cerințelor legate de deschiderea porilor, de permeabilitate (nu lasă lichidele să treacă) și caracteristicilor mecanice (rezistența la tracțiune, rezistența la poansonare, rezistența la abraziune etc.).

În cazul armării:

Dacă materialele geosintetice, utilizate cu funcția de armare, nu rezistă solicitărilor mecanice: de tracțiune și poansonare.

În cazul funcției antierozionale:

Dacă materialele geosintetice prevăzute pe pantele depozitelor de deșeuri menajere, pentru prevenirea eroziunii solurilor nu rezistă la următoarele solicitări:

Solicitări mecanice: de tracțiune, de poansonare;

Solicitări hidraulice: acțiunea dinamică a apei din precipitații;

Solicitări fizice: UV, vandalism.

2.1.2. Suprafețe posibile de cedare pentru taluzurile excavațiilor depozitelor de deșeuri

Figură – Cedare atât în faza intermediară de excavare cât și în faza finală de excavare

Figură – Cedare în faza finală de excavare

Figură – Cedare în faza finală de excavare

Figură – Cedare în faza finală de excavare

Figură – Cedare în faza finală de excavare datorită terenului slab

2.1.3. Suprafețe posibile de cedare în masa deșeurilor

Figură – Cedare doar prin deșeuri

Figură – Cedare de-a lungul sistemului de etanșare

Figură – Cedare mixtă de-a lungul sistemului de etanșare și prin deșeuri

Deoarece deșeurile sunt în general materiale neomogene, este puțin probabil ca suprafețele de cedare sa fie circulare.

Cu toate acestea, datorită metodelor de calcul și programelor existente, analizele se fac pentru suprafețe circulare.

Dacă este instalat un sistem de etanșare – drenaj cu materiale geosintetice, poate apare o mișcare translațională de cedare, la nivelul uneia dintre interfețele implicate.

2.1.4.Suprafețe posibile de cedare pentru depozite în debleu și mixte

Figură – Cedare prin masa de deșeuri

Figură – Faza finală de exploatare: cedare prin masa de deșeuri

Condițiile critice de stabilitate apar în timpul exploatării depozitului. O dată depozitul umplut până la nivelul terenului, el devine stabil.

2.1.5. Suprafețe posibile de cedare pentru depozite pe pantă și în cavitați naturale

Figură – Cedare prin masa de deșeuri în timpul exploatării

Figură – Cedare prin masa de deșeuri – faza finlă de exploatare

Figură -depozit tip canion umplut la cotă

Figură -Cedare prin masa de deșeuri în timpul exploatării

Cele mai instabile, atât în faza de exploatare, cât și post-exploatare

2.1.6. Suprafețe posibile de cedare pentru depozite supraterane

Figură -Suprafețe circulare prin masa de deșeuri

Figură – Suprafețe mixte de cedare

Figură – Cedare prin terenul de fundare

Sunt în general stabile atunci când sunt fundate pe teren bun însă, de obicei, astfel de depozite se construiesc pe terenuri moi și cu apa sus.

În cazul rambleelor, pierderea stabilității generale sau locale (în cuprinsul pantei, la coronament sau curgere lentă prin îngheț-dezgheț) poate apărea prin cedări cauzate de eroziunea internă și/sau de erozinea de suprafață.

Totodată, o altă cauză a instabilității unui depozit de deșeuri este și deformația rambleului prin tasări, deplasări (inclusiv cele produse de acțiuni hidraulice).

Tasarea depinde de compactarea inițială, de caracteristicile deșeurilor, de gradul de descompunere, de efectul consolidării atunci când apa și aerul sunt eliminate din deșeurile solide compactate.

În diferite studii se pune în evidență că aproximativ 90% din ultima tasare are loc în primii 5 ani (D.Ianculescu 2007, p.89).

2.1.7. Exploatarea corectă a celulei de depozitare

Exploatarea corectă a celulei de depozitare este cheia menținerii stabilității: maximizarea penei pasive (rezistente) înaintea măririi celei active.

Figură – Depozit în debleu

Figură – Depozit pe pantă

Calculul tasării terenului de fundare trebuie să urmărească etapele de umplere ale celulelor depozitului, acest aspect reprezentând un alt factor generator de tasări diferențiate.

2.1.8. Alte tipuri de cedare ale depozitelor de deșeuri

O caracteristică importantă în identificarea și evaluarea modului potențial de cedare al depozitului de deșeuri este faptul că ambele sisteme de etanșare sunt, de obicei, multistrat fiind compuse din materiale naturale și geosintetice.

Sistemul de etanșare conține mai multe interfețe, a căror rezistență la eforturile de forfecare poate fi scăzută și astfel acestea acționează ca suprafețe posibile de cedare.

În plus, toate modurile în care se poate produce o cedare geotehnică sunt posibile, în funcție de condițiile specifice amplasamentului (care implică, de obicei, soluri saturate fără granule) și amplasarea și geometria masei deșeurilor.

Modurile de cedări potențiale ale depozitelor de deșeuri sunt descrise astfel:

Figură – Acoperire finală defectuoasă

Pământul de protecție care acționează ca o acoperire superioară finală poate aluneca pe sistemul de etanșare, dacă panta este prea abruptă sau prea lungă (Figura 24). Acest lucru se poate întâmpla mai ales în perioadele grele, de precipitații atmosferice.

Figură – Defecțiunea componentelor sitemului de etanșare din tranșeea de ancorare

Geomembranele și geotextilele sunt componente geosintetice ale sistemelor de etanșare, ele fiind fixate în șanțuri de ancorare, pentru a evita ruperea și alunecarea a geosinteticului. În situația în care acestea nu sunt instalate corect se poate produce smulgerea componentelor, care poate produce o instabilitate a depozitului respectiv.

Figură – Defecțiuni produse de rotația masei de deșeuri

Acest tip de defecțiune este complet independent de sistemul de etanșare (Figura 26), implică a mișcarea unei cantități mari de material din suprafața circulară a defecțiunilor situată în interiorul masei de deșeuri până la baza pantei. Motivele acestei instabilități sunt: o pantă prea abruptă a deșeurilor, conținut ridicat de lichide sau deșeuri neomogene.

Figură – Defecțiuni produse de efectul rotațional al pantei, la bază și la vârf

Masa solului din spatele corpului de deșeuri sau sub amplasament ar putea prezenta instabilitate. Defecțiunea apare de-a lungul pantei, la nivelul bazei sau în fundație (Figura 27).

Motivele pot fi o panta prea abruptă sau proprietățile moi ale fundației, deoarece nu implică sistemul de etanșare sau proprietățile de deșeurilor.

Figură – Defecțiuni produse de translația masei de deșeuri de-a lungul sistemului de etanșare

Acest tip de instabilitate poate apărea odată cu glisarea maselor de deșeuri deasupra, în interiorul sau sub sistemul de etanșare, la baza corpului de deșeuri (Figura 28).

Planul de alunecare este aproape liniar.

Depozitele de deșeuri pot deveni instabile și în situația producerii unui seism. Forțele seismice sau dinamice sunt de obicei oscilante, multi-direcționale și acționează numai pentru scurte momente de timp.

După seism, panta nu se poate prăbuși complet, dar pot exista unele deformări permanente inacceptabile iar activitatea depozitului de deșeuri se poate compromite.

Se recomandă atât expertizarea pantei cât și intervenția în caz de necesitate și, în general, trebuie considerată ca un element important într-o analiză de stabilitate.

2.1.8. Factorii care influențează stabilitatea depozitelor de deșeuri

Rezisteța la frecare la interfața dintre materialele geosintetice;

Rezitența la frecare dintre materialele geosintetice și pământuri;

Rezitența la forfecare internă a geocompozitelor bentonitice (dacă este cazul);

Rezistența la forfecare a deșeurilor;

Rezistența la forfecare a materialelor din bază și de pe taluzuri;

Panta și înălțimea excavațiilor în debleu;

Înălțimea și panta masei de deșeuri;

Eforturile normale;

Presiunea interstițială din porii materialelor;

Stratificația terenului de fundare;

Nivelul apei subterane;

Hidrologia zonei în care se află amplasamentul;

Condițiile de îngheț;

Eforturi dinamice și/sau seismice.

2.2. Analiza stabilității pantelor

„Rezolvarea problemei stabilității necesită luarea în considerare a ecuațiilor de echilibru și a legăturilor constitutive (ce descriu comportamentul terenului). Aceste ecuații sunt foarte complexe întrucât terenurile sunt sisteme multifazice, care pot fi readuse la forma sistemelor monofazice numai în condiții de teren uscat sau analiză în condiții drenate.

În cea mai mare parte a cazurilor avem de-a face cu un material care, dacă este saturat este cel puțin bifazic, ceea ce îngreunează utilizarea ecuațiilor de echilibru. Este practic imposibilă definirea unei legi constitutive cu valabilitate generală întrucât terenurile prezintã un comportament non-linear cu mici deformații, sunt anizotrope iar comportamentul lor depinde atât de efortul deviator cât și de cel normal”.

Există niște reguli referitoare la verificarea stabilității generale ale unui depozit de deșeuri, care implică existența unei pante artificiale.

Pentru verificarea stabilității generale a depozitului de deșeuri vor fi luate în calcul stări limită, în funcție de tipul de lucrare.

De asemenea, prezența apei (de suprafață, subterană sau presiunea apei în pori) este un aspect foarte important care trebuie studiat și analizat.

În conformitate cu standardul SR EN 1990, se utilizează două tipuri de stări limită:

Stări limită ultime (SLU)

Stări limită de exploatare (serviciu) (SLE)

Pentru verificarea stabilității generale a pantelor în masive de pământ a structurilor existente, conform SR EN 1997-1, stările limită ultime sunt GEO și STR.

Stările limită ultime sunt cele care au în vedere siguranța oamenilor și a construcțiilor și sunt asociate cu prăbușirea sau alte forme similare de cedare structurală.

Stări limită ultime considerate în EUROCODE 7:

pierderea echilibrului structurii sau terenului, în care rezistența materialelor structurale si a terenului este nesemnificativă în asigurarea rezistenței (EQU);

cedare internă sau deformații excesive ale structurii sau elementelor structurale, în care rezistența materialelor structurale este semnificativă în asigurarea rezistenței (STR);

cedarea sau deformații excesive ale terenului, în care rezistența terenului este semnificativă în asigurarea rezistenței (GEO);

pierderea echilibrului structurii sau terenului datorită ridicării de către presiunile interstițiale (UPL);

antrenare hidrodinamică, eroziune internă a terenului datorată gradienților hidraulici (HYD).

Pentru stările limită STR și GEO sunt utilizate trei grupe de coeficienți parțiali (de siguranță):

Pentru acțiuni () și efectele acțiunilor ();

Pentru parametrii pământului ();

Pentru rezistențe ().

Pentru fiecare din cele trei grupe, se definesc coeficienți parțiali:

la și în funcție de natura acțiunilor (permanente sau variabile);

la în funcție de parametrul geotehnic;

la în funcție de structura geotehnică la care se aplică (fundație de suprafață, pilot, ancoraj în teren, terasament, taluz).

Coeficienți parțiali:

pentru parametrii pământului ():

– tangenta unghiului de frecare internă )

– coeziune efectivă (drenată) ( )

– coeziune nedrenată ()

– rezistența la compresiune cu deformare laterală liberă ()

– greutate volumică ()

de rezistență () pentru ancoraje pretensionate

– temporară ()

– permanentă ()

de rezistență () pentru lucrări de susținere:

– capacitate portantă ()

– rezistența la alunecare ()

– rezistența pământului (

de rezistență () pentru taluzuri și pentru stabilitatea generală:

– rezistența pământului ()

La analiza stabilității generale trebuie luate în considerare toate modurile de cedare a depozitului de deșeuri:

metodele de calcul,

modelarea masivului de pământ și mecanismul de cedare,

ipotezele de calcul.

Metodologia de calcul:

Calcule de stabilitate în regim static:

conform metodologiei clasice, verificarea efectuându-se pe baza factorului de stabilitate admisibil, astfel încât Fs min efectiv ≥ Fs admisibil.

Observație: De regulă, valoarea factorului de stabilitate admisibil în condiții statice se ia egală cu 1.5.

conform SR EN 1997-1, pentru verificarea la starea limită GEO/STR utilizându-se Abordarea de calcul 1, gruparea 1 și gruparea 2

(A1 + M1 + R1)

(A2 + M2 + R1)

Abordarea de calcul 1 permite utilizarea a două grupări și seturi de coeficienți parțiali de siguranță pentru a verifica faptul că nu se atinge în nici o stare limită (GEO și STR) cedarea sau deformația excesivă.

În acest caz, coeficienții parțiali de siguranță se aplică asupra acțiunilor și parametrilor de rezistență ai terenului. Conform anexei A din SR EN 1997-1 și prevederilor din SR EN 1997-1/NB, rezultă:

• Pentru stările limită STR și GEO seturile de coeficienți parțiali de siguranță A1 și A2 de aplicat asupra acțiunilor (γF) sau efectelor acțiunilor (γE) sunt cele din tabelul A3

• Coeficienții parțiali de siguranță pentru parametrii pământului sunt grupați în seturile M1 și M2 având valorile din tabelul A4.

• Coeficienții parțiali de siguranță de rezistență γR,e pentru seturile R1, au valorile din tabelul A14.

conform SR EN 1997-1, pentru verificarea la starea limită GEO utilizându-se Abordarea de calcul 3.

Abordarea de calcul 3, în cazul calculului stabilității taluzurilor sau al stabilității generale, acțiunile aplicate asupra terenului (ex.: de la structură, din trafic) sunt tratate drept acțiuni geotehnice, astfel încât gruparea seturilor de coeficienți parțiali de siguranță este:

(A1* sau A2 + M2 + R3).

În această abordare, coeficienții parțiali de siguranță sunt aplicați asupra acțiunilor geotehnice și asupra parametrilor de rezistență ai terenului.

Calculele de stabilitate în regim dinamic (la cutremur) se efectuează în două situații:

-conform metodologiei clasice, verificarea efectuându-se pe baza factorului de stabilitate admisibil, astfel încât FS min efectiv ≥ Fs admisibil.

Observație: De regulă, valoarea factorului de stabilitate admisibil la încărcări dinamice (seism) se ia egală cu 1.1.

-conform SR EN 1997-1, SR EN 1990/NA, SR EN 1998-1, SR EN 1998-5 și SR EN 1998- 5/NA pentru verificarea la starea limită GEO.

-coeficienții parțiali de siguranță pentru acțiuni sau efectele acțiunilor în calculul la cutremur sunt egali cu unitatea, conform SR EN 1990/NA, pct. A1.3.2 și tabelul NA A1.3.

Figură – Schema logică a modului de calcul la stabilitate (Ghid privind proiectarea geotehnică, indicativ GP 129-2014, Cap.11)

Metodele de analiză a stabilității pantelor unui depozit de deșeuri sunt (L.Batali 1999)

2.3.1. Metoda echilibrului limită (metodă statică)

Se bazează pe echilibrarea forțelor care acționează asupra masei alunecătoare. Ea se rezumă la determinarea unui factor de siguranță (factor de stabilitate), care provine din compararea stărilor de eforturi, fiind este egal cu suma forțelor ce se opun pierderii de stabilitate, împărțit la suma forțelor care conduc la pierderea stabilității.

Dacă acest factor este mai mic decât 1, înseamnă că panta este instabilă, iar dacă factorul este mai mare de 1 (valoare supraunitară) înseamnă că panta este stabilă și nu se produce alunecarea ().

Fs=

Fs=factor de siguranță

= rezistența la forfecare

= valoarea efortului tangențial generat în masiv; ceea ce determină alunecarea

Categoriile de analiză ale metodelor de echilibru limită sunt următoarele:

Metodele care consideră masa alunecătoare ca un tot, luând în considerare echilibrul global al corpului rigid (Culman).

Metodele de analiză care divid corpul în fâșii considerând echilibrul fiecăreia, din cauza neomogenității (Fellenius, Bishop, Janbu, Morgenstern Prince, Spencer).

În practică există trei metode de analiză prin echilibrul limită. Acestea sunt:

Metoda pantei infinite, prin analiza unui material necoeziv uscat

-distribuția eforturilor

-distribuția simplificată a forțelor

Calculul tasării terenului de fundare trebuie să urmărească etapele de umplere ale celulelor depozitului, acest aspect reprezentând un alt factor generator de tasări diferențiate.

Fs==

în care:

Fs=factor de siguranță

g =greutatea materialului drenant;

β =unghiul pe care-l face panta taluzului cu orizontala (înclinarea pantei studiate);

δ =unghiul de frecare internă, dintre geosintetic – pământ.

După ce avem în vedere acest factor de siguranță, se va stabili o valoare admisibilă a factorului de stabilitate.

Metoda penei

-cele doua pene: activă și pasivă

-poligonul forțelor unitare

-calculul greutății

Această metodă este precisă, luând în calcul creșterea de stabilitate dată de pana pasivă care apare la baza pantei (Figura 30). Calculul factorului de stabilitate se efectuează evaluând greutățile penelor activă și pasivă și scriind ecuația de echilibru (Koerner, 1994):

Figură – Analiza stabilității prin metoda penei (Koerner, 1994)

Din ecuațiile de echilibru pe verticală și pe orizontală rezultă reacțiunile Ea și Ep, funcție de factorul de stabilitate, Fs.

=, rezultă

=

Notații:

Wa= greutatea penei active

Wp=greutatea penei pasive

=forța normală pe baza penei active

= forța normală pe baza penei pasive

Ea=reacțiunea de pe pana activă datorată penei pasive

Ep= reacțiunea de pe pana pasivă datorată penei active

β= unghiul pantei față de orizontală

Φ= unghiul de frecare internă al stratului mineral

δ= unghiul de frecare geosintetic-strat mineral

Rezolvarea ecuației de mai sus se face pornind de la:

a(Fs)2+b(Fs)+c=0

Fs= factor de siguranță

în care:

a=(cosβ) cosβ

b= – [(cosβ)sinβ tanΦ+(cosβ+Wp sinβ tanΦ]

c=

Metoda fâșiilor- metodă de analiză care împarte masa alunecătoare în fâșii.

Masa supusă alunecării este divizată într-un număr convenabil de fâșii verticale, urmărindu-se ca baza unei fâșii să se afle într-un singur start geologic.

Figură – Metoda fâșiilor- secțiune transversală și longitudinală (S. Manea 1998 )

bi=lățimea unei fâșii “i”pe orizontală;

li=lungimea arcului bazei fâșiei “i”;

1= grosimea unitară (1m) de felie de masiv

βi= unghiul față de verticala a razei R care trece prin punctul de intersecție dintre baza fâșiei “i” cu verticala coborâtă din centrul de greutate al fâșiei “i”.

Forțele care acționează asupra fâșiei:

Wi=greutatea fâșiei

Ni= componenta normală la suprafața de alunecare a greutății Wi, kN;

Si=componenta tangențială; forța de frecare pe talpă a fâșiei;

Ei și Ei+1 =forțele normale;

Ti, Ti+1 =forțele tangențiale.

Figură – Forțe ce acționeză pe o fâșie

Tabel 1- Necunoscutele și ecuațiile disponibile dacă numărul fâșiilor este egal cu n

Rezultă (6n-2) necunoscute.

Pentru a se asigura echilibrul este necesar ca forțele care acționează pe fâșie să fie în echilibru, respectiv Wi, Si, Pi și Pi+1 (poligonul forțelor trebuie să fie închis) iar suma vectorială a rezultantelor forțelor, =0 și =0, precum și suma momentelor forțelor să fie nule.

În aceste condiții, fâșiile pot fi privite ca niște discuri rigide separate prin plane verticale perfect lucioase, care se deplasează independent de-a lungul arcului.

Numărul total de ecuații 4n

Problema este static nedeterminată iar gradul de nedeterminare este de:

i=(6n-2)-4n=2n-2

Pentru a reduce numărul necunoscut se poate face o presupunere iar de obicei, se iau în considerare forțele normale pe baza feliilor care acționează la mijlocul punctului; cu această ipoteză numărul de necunoscute rămase devine:

5n -2 – 4n= n-2

Gradul de nedeterminare se reduce ulterior cu (n-2) întrucât se presupune că: Ni este aplicat în punctul mediu al fâșiei, echivalent cu a presupune că tensiunile normale totale sunt uniform distribuite.

Diversele metode care se bazează pe teoria echilibrului limită se diferențiază prin modul în care se elimină (n-2) nedeterminate.

Coeficientul de siguranță are expresia:

Fs=

Ms=momentul forțelor rezitente (momentul forțelor care dau stabilitate)

Mr=momentul forțelor de alunecare (momentul forțelor care dau răsturnare)

Metoda Fellenius

Este o metodă în care alunecarea se produce după o suprafață de formă circular cilindrică.

Ipoteze de bază:

rezultanta forțelor laterale este paralelă cu baza fâșiilor;

forțele laterale Pi și Pi+1 sunt egale pe cele două fețe ale fâșiei, deci se anulează reciproc.

forțele luate în considerare sunt greutatea masivului de pământ care alunecă și rezistența la forfecare a pământului exprimată cu ajutorul unghiului de frecare interioară și a coeziunii.

Figură – Metoda Fellenius

În această metodă nu se iau în considerare forțele dintre fâșii astfel încât necunoscutele sunt:

n valori ale forțelor normale Ni;

n valori ale forțelor de forfecare Si;

1 factor de siguranță.

(5n – 2) – (n – 1) – (n – 1) – (n – 1) = 2n + 1

Necunoscutele (2n+1).

Ecuațiile sunt:

n ecuații de echilibru la deplasare verticală;

n ecuații care se referă la criteriul de cedare;

1 ecuație de echilibru a momentelor globale.

Fs

Ms= momentul forțelor rezistente ce se opun alunecării (Ni . tg 𝞿 și cL)

Mr= momentul motor ce tinde să rotească masa alunecătoare

Fs

în care:

Wi= greutatea unei fâșii;

Ni= forța normală pe suprafața de alunecare;

Si=forța tangențială la suprafața de alunecare;

=este unghiul dintre forțele Ni și direcția verticală;

𝞿=unghiul de frecare interioară;

c=coeziunea pământului, kN/m2;

L=lungimea suprafeței de alunecare

qi= încărcare exterioară.

Metoda Bishop (modificată)

Alunecarea se produce, de asemenea, după o suprafață de formă circular-cilindrică.

Componentele verticale ale forțelor laterale pe cele 2 fețe ale fâșiei sunt egale.

Ecuațiile utilizate pentru rezolvarea problemei sunt:

Σ Fy=0  Σ M0=0 Criteriu de cedare.

Figură -Metoda Bishop

(5n – 2) – (n – 1) + 1 = 4n necunoscute = 4 ecuații

Factorul de stabilitate se determină cu următoarea formulă:

Metoda Janbu

Metoda Janbu extinde metoda lui Bishop la suprafetele de alunecare de formă generică, astfel încât, brațul forțelor se schimbă (în cazul suprafețelor circulare rămâne constant și egal cu raza) și astfel se calculează ecuația momentului față de marginea inferioară a fiecărei fâșii.

Tipul suprafeței de cedare este unul oarecare.

Ipoteze de bază:

Locația rezultantelor forțelor laterale este aleasă la începutul calculului

Se calculează factorul de siguranță cu următoarea formulă:

2.3.2. Analiza seismică

Pentru evaluarea factorului de stabilitate, pentru gruparea specială de acțiuni (seism), se poate utiliza metoda pseudo-statică, prin adăugarea unei forțe orizontale în centrul de greutate al masei de materiale implicate (Figura 35).

Figură – Analiza stabilității prin metoda pantei infinite în gruparea specială de acțiuni (Koerner 1994)

=

în care:

= factor de stabilitate în gruparea specială de acțiuni

= factor de stabilitate în gruparea fundamentală de acțiuni

m=panta taluzului

=α*ks

ks =coeficient de intensitate seismică;

kh =componenta orizontală a accelerației seismice;

Pentru valoarea α, în cazul versanților și taluzurilor, se admite o variație liniară pe înalțime astfel:

-la bază: α=0,5

-la partea superioară (pe coronament):

α= 0,5 pentru β ≤ 150

α= 0,6 pentru 150 ≤ β ≤ 300

α= 0,7 pentru β ≥ 300

β= unghiul de înclinare a pantei față de orizontală

Pentru a evalua implicațiile luării în considerare a efectului seismului asupra pantei taluzelor, s-au realizat o serie de calcule folosind relația:

Fs = = (Metoda pantei infinite)

S-a considerat un factor de stabilitate minim admis în gruparea specială Fsd = 1,3 și s-a calculat cât trebuie să fie factorul seismic în regim static (gruparea fundamentală de acțiuni), Fs pentru a fi îndeplinită această condiție.

Rezultatele sunt prezentate în Figura 36, în funcție de coeficientul de intensitate seismică, ks și panta taluzului.

Figură – Grafic de determinare a factorului de stabilitate minim la alunecare în gruparea fundamentală de acțiuni, Fs pentru a obține Fsd=1,3 (E.Olinic, L.Batali, 2002)

Prezentarea amplasamentului și a caracteristicilor geotehnice

3.1. Prezentarea amplasamentului

Depozitul neconform de deșeuri Pata Rât este situat la cca 4 km E de municipiul Cluj-Napoca, pe drumul de legătură între Cluj-Napoca și satul Pata Rât. Conform datelor avute la dispoziție principalele caracteristici ale depozitului sunt următoarele:

este operațional începând din anul 1974,

activitatea de depozitare a fost sistată în 16 iulie 2010,

volumul de deșeuri depozitate în anul 2014 era de aproximativ 1.400.000 mc, iar suprafața ocupată de deșeuri era în 2016 de 22,25 ha,

la E se învecinează cu pârâul Zăpodie și cu DN1N (centura Apahida– Vâlcele), la N cu o stație de sortare și strada Pata Rât (DJ 105S), la V și S cu terenuri agricole aflate în proprietate privată (Figura 40),

suprafața alocată a acestui depozit a fost de 18.20 ha.

Figură – Amplasamentul Depozitului de deșeuri neconform Pata Rât

depozitul este situat pe terasa stângă a pârâului Zăpodie,

s-a extins treptat spre versantul vestic, care are o pantă generală de 13–15 %.

în amonte de acest depozit se află un depozit provizoriu al RADP Cluj-Napoca, depozit la care s-au produs mai multe incendii.

În primăvara anului 2017 au început activitățile de închidere a acestui depozit, însă în 22 iulie 2017 s-a produs o alunecare de teren în zona S-SE a depozitului, iar pârâul Zăpodie precum și centura ocolitoare a municipiului au fost acoperite de materialele depozitate și teren care s-au deplasat. De asemenea, s-au produs descărcări abundente de levigat din corpul depozitului (atât înainte, cât și după producerea alunecării de teren).

3.2. Caracteristicile geotehnice conform celor 3 studii geotehnice efectuate

3.2.1. Studiu geotehnic înainte de producerea alunecării de teren (studiul geotehnic nr.1)

În cadrul Studiului geotehnic s-au realizat 7 sondaje geotehnice manuale de maximum 6 m adâncime, dispuse pe zona adiacentă depozitului (Figura 38).

Figură -Amplasarea sondajelor de studiu- Studiu geotehnic SC INTERDEVELOPMENT SRL

Stratificația rezultată din această investigație a fost următoarea :

Sondajele S1 – S2 (amonte):

0.00 – 0.20 – sol vegetal

0.20 – 6.00 – pământ argilos

>6.00 – nisip slab cimentat cu intercalații de gresii

Sondaj S3 (amonte):

0.00 – 0.15 – sol vegetal

0.15 – 4.00 – pietriș

4.00 – 5.00 – nisip slab cimentat cu intercalații de gresii

Sondajele S4, S7 (aval):

0.00 – 0.20 – sol vegetal

0.20 – 3.00 – pământ argilos

3.00 – 5.00 – nisip slab cimentat cu intercalații de gresii

Sondajele S5, S6 (aval):

0.00 – (2.30-2.50) – gunoi compactat

(2.30-2.50) – (2.50-2.80) – sol vegetal

(2.50-2.80) – 3.00 – pământ argilos

3.00 – 5.00 – nisip slab cimentat cu intercalații de gresii

Figură – STRATIFICAȚIA

Apa subterană:

este la o adâncime de la 2,00 m în extremitatea sudică și la peste 5,0 m în rest,

este situată în stratul de nisip slab cimentat, la adâncimi de peste 5 m; acviferul este alimentat constant de către zona deluroasă de la sud-vest, prin precipitații și din condens,

direcția de deplasare a apei subterane este aproximativ de la vest spre est, datorită alimentării și drenării pe valea de la est.

Studiul geotehnic concluzionează că: „Rezultă că scurgerile de levigat nu vor constitui o problemă de poluare a apei râului”, așa încât, lucrarea se încadrează la categoria geotehnică 1– risc geotehnic scăzut, iar terenul este clasificat ca teren bun de fundare.

Studiul hidrogeologic preliminar precizează că:

„Lucrările de amenajare prevăzute ȋn proiect nu vor afecta cursul sau malurile râului Someșul Mic sau a unei alte ape de suprafață din zonă”

„Lucrările proiectate nu influențează regimul apelor de suprafață”

„Sensul general de curgere al apei subterane este V – E”.

„Terenul este ferit de pericolul inundațiilor, alunecărilor de teren și al eroziunilor”.

Prin proiectul de închidere a depozitului de deșeuri menajere Pata Rât se dorește:

restângerea suprafeței ocupate a depozitului la 18,2 ha, în prelabil, facându-se o sistematizare,

depozitul va fi proiectat ulterior ca un trunchi de piramidă cu 3 niveluri, despărțite prin berme, astfel: primul etaj cu înălțimi între 0-22m, al doilea etaj între 2,5 și 10 m, iar al treilea de 12 m.

S-au proiectat lucrări pentru sistemul de acoperire (de jos în sus), lucrări pentru colectarea apelor de precipitații drenate prin stratul de drenaj și pentru apele de șiroire, precum și lucrări de colectare a levigatului.

3.2.2. Investigații geotehnice după producerea alunecării de teren (studiul geotehnic nr.2)

Alunecarea de teren s-a produs în noaptea de 21/22 iulie 2007 și s-a produs astfel:

prin deșeurile sistematizate cu câteva luni înainte,

în treimea sudică a laturii de E a depozitului,

și a condus la:

refularea terenului de bază a depozitului,

translatarea pe orizontală a masivului sistematizat,

obturarea albiei râului Zăpodie,

apariția unei rupturi în masa de deșeuri cu o diferență de nivel de 10-11 m în partea superioară, ce clasifică alunecarea de teren ca fiind adâncă.

exfiltrații de levigat din depozit care se varsă în râul Zăpodie și băltesc în zonele adiacente.

Figură – Exfiltrații de levigat în zona adiacență depozitului

Alunecarea a afectat cca 15-20 % din volumul depozitului iar ebulmentul depășise piciorul pantei cu cca 15-20 m, ajungând până la terasamentul drumului.

Figură – Desprinderea în masa de deșeu și ebulment – 24.07.2017- Sursa Expertiza tehnică SC Expert SRL

Figură -Vedere generală a depozitului și a zonei alunecate- 1.08.2017 -Fotografii furnizate de Antreprenor

În luna septembrie 2017 au fost executate 13 foraje geotehnice cu adâncimi cuprinse între 9 și 26 m, amplasate de-a lungul a 3 profile (Figura 43). Cinci dintre foraje au fost echipate ca piezometre. Au fost executate și încercări de penetrare dinamică SPT și au fost prelevate probe care au fost analizate în laborator. În urma investigațiilor, amplasamentul a fost încadrat în categoria geotehnică 3– risc geotehnic major.

Figură -Amplasarea forajelor geotehnice

Stratificația întâlnită a fost următoarea:

deșeuri pe grosimi de până la 20 m.

terenul natural în zona bazei depozitului este alcătuit din 1 – 7 m argile și mâluri plastic moi – plastic consistente, apoi argile prăfoase cu fragmente de gresii; în această zonă NH = +323.50 – 327.80.

terenul natural în zona mediană a depozitului este alcătuit din argile gălbui plastic consistente cu fragmente de gresii; în această zonă NH = +330.5 – 339.25.

În Figura 44 este prezentat profilul transversal prin depozit. În forajul F3sup (aflat în zona amonte a acestui profil) a fost întâlnit un acvifer sub presiune al cărui nivel s-a stabilizat la adâncimea de 6.30 m, respectiv cota +345.80.

Sunt prezentate valori caracteristice ale parametrilor rezistenței la forfecare pentru deșeuri și straturile din terenul natural rezultate din încercări de laborator și prin corelații pe baza rezultatelor încercărilor de penetrare.

Nu au fost efectuate analize de stabilitate.

Figură -Profil transversal prin depozit- Studiu geotehnic SC AGISFOR SRL

3.2.3. Investigații geotehnice suplimentare (studiul geotehnic nr.3)

În luna octombrie 2017 s-au mai realizat 6 foraje geotehnice și 2 penetrări dinamice grele cu con (Figura 45) pentru clarificarea situației nivelului apei și a litologiei din zona de Vest și Nord-Vest a depozitului. Nu au fost prelevate probe.

Concluziile ultimului studiu geotehnic pot fi rezumate astfel:

nivelul apei în zona de V a depozitului a fost interceptat la adâncimi de 4.50 –7.70 m,

în 2 dintre aceste foraje acviferul este sub presiune și nivelul stabilizat a fost la adâncimea de 1.10 m,

forajul FG4 executat pe depozit a arătat o grosime de deșeuri de 24 m, iar apa a fost interceptată la 21 m adâncime, explicabil prin faptul că în acea zonă levigatul se exfiltrează permanent și se drenează,

în forajele FG5 și FG6, executate la baza depozitului în zona de NE apa este sub presiune și s-a stabilizat la 1.20 – 2.10 m adâncime.

Figură -Investigații geotehnice suplimentare -Sursa Expertiză tehnică SC Expert SRL

3.2.4. Concluziile expertizei elaborate pe baza studiilor geotehnice

Raportul de expertiză tehnică precizează următoarele cauze ale alunecării de teren produse:

Structura geomorfologică a amplasamentului facilitează producerea alunecărilor

Terenul natural este în pantă cu o înclinare de 10 – 15 %. Extinderea depozitului pe acest amplasament fără un studiu inițial de risc de alunecare a reprezentat un permanent pericol de instabilitate.

Structura geologică a terenului de fundare este moale, instabilă.

Terenul de la baza depozitului este constituit pe o adâncime de 1 – 7 m din mâluri sau argile plastic curgătoare – moi – consistente;

Prezența pământurilor argiloase saturate, fără elemente de protecție (diguri, gabioane) face ca acesta să se comporte ca un lubrefiant, mărind pericolul de alunecare.

Nivelul ridicat al levigatului din depozitul de deșeuri a facilitat alunecarea

Prezența levigatului care se scurge spre baza depozitului, constituie un factor de antrenare și de instabilitate pentru depozit;

Prezența a unor izvoare subterane temporare sub masa depozitului

Acest lucru care a facilitat menținerea umidității ridicate în masa depozitului. Izvoarele subterane provin din descărcarea freaticului sub presiune care a fost identificat la partea superioară a depozitului, în special spre depozitul nou (RADP).

Infiltrarea în depozitul Para Rât, în lucru, neprotejat încă, a apelor pluviale scurse de pe versantul dintre cele doua depozite, în perioada aprilie-mai 2017.

Prezența în amonte a depozitului nou de deșeuri

Are efecte defavorabile asupra stabilității depozitului vechi deoarece:

constituie o sursă permanentă de levigat care se infiltrează gravitational în depozitul vechi,

apa folosită de pompieri la desele incendii izbucnite se infiltrează de asemenea,

starea de tensiuni indusă în teren care a schimbat echilibrul zonei;

Relocarea deșeurilor menajere pentru a restrânge amprenta în limitele cadastrale (de la 22 ha până la 18 ha)

Prin relocare s-au reactivat traseele de concentrare ale scurgerilor provenite din precipitații. Relocarea și sistematizarea depozitului de deșeuri a implicat lucrări inițiale de afânare, lucru care a mărit permeabilitatea deșeurilor și a dus la o încărcare suplimentară a depozitului existent, în special în zona aval, tocmai acolo unde terenul este moale.

Depozitarea nămolului de la stația de epurare a municipiului Cluj-Napoca în perioada 2006 – 2010 (82 730 tone nămol cu umiditatea de 70%).

Depozitarea s-a făcut haotic , fără amestec cu deșeurile menajere existente. Prezența unui astfel de nămol a grăbit și mai mult alunecarea mai ales unde terenul este moale.

Acest fapt nu era menționat în documentele de licitație.

Raportul de expertiză propune remedierea situației:

cu piloți prin consolidare pe zona I (zona de culoare roșie, situată în partea de sud-est și est a depozitului, unde s-a produs alunecarea de teren)- se propun piloți din beton armat de 400 – 600 mm diametru la distanță de 1 – 1.50 m interax, solidarizați cu grindă din beton armat,

cu zid de sprijin din gabioane pe zona II (zona de culoare galbenă,mai puțin afectată de alunecare, situată la sud- Figura 46). În acestă zonă continuă scurgerea de levigat, formându-se bălți.

Figură -Stabilizare propusă prin Raportul de expertiză tehnică

Analiza de stabilitate a depozitului

Deoarece niciunul dintre documentele geotehnice anterioare nu au realizat analize de stabilitate (obligatorii pentru amplasamente și lucrări în pantă), se impune a se realiza o analiză de stabilitate pentru a putea decela cauzele care au produs instabilitățile analizate.

Au fost efectuate analize de stabilitate în mai multe ipoteze și situații.

Parametrii geotehnici atât pentru terenul natural, cât și pentru deșeuri au fost cei stabiliți pe baza investigației geotehnice realizate în studiul geotehnic nr.3.

Având în vedere situația studiată au fost analizate doar suprafețe de cedare circular – cilindrice.

Pentru toate cazurile analizele de stabilitate au fost efectuate astfel:

a) calcul preliminar, cu valorile caracteristice ale parametrilor geotehnici, în regim static și seismic;

b) calcul conform SR EN 1997-1 (Eurocod 7), în regim static și seismic,

În conformitate cu normativul P 100-2013: Zonarea seismică a României, amplasamentul se înscrie în zona seismică de calcul caracterizată de următorii parametri:

ag=0,10 g

Tc= 0,7 s

ag = accelerația de vârf a mișcării terenului;

Tc= perioada de colț/control a spectrului de răspuns în accelerații

Aceste valori se vor folosi în caculele din regim seismic.

Figură -Harta de zonare seismică (PGA) DIN P100-1/2013

Figură -Harta de zonare seismică (TC) DIN P100-2013

Analizele de stabilitate au fost realizate cu ajutorul programului STAP (Stabilità Pendii in Terreni e Rocce).

Acest program este dedicat analizelor pantelor în condiții statice și în condiții de cutremur. Este dotat cu un mediu grafic interactiv prin care se poate defini problema care trebuie analizată: stratificația, apele subterane, încărcările și intervențiile.

Metodele de calcul implementate sunt: Metoda Fellenius (doar pentru suprafețe circulare), Bishop (pentru suprafețe circulare), Janbu, Janbu Complet, Bell etc.

Situații și ipoteze de calcul:

Cazul 1: situația inițială, înainte de depunerea de deșeuri menajere, teren natural cu apa sus.

Descriere: teren natural, cu apa subterană la niveluri actuale (limitată până la nivelul terenului natural) – această situație ar fi trebuit analizată înainte de depunerea deșeurilor, fiind o situație de proiectare curentă pentru amplasamente în pantă.

Cazul 2: depozit de deșeuri amenajat înainte de sistematizare, apa la nivelul actual

Descriere: acest caz reproduce situația existentă înainte de proiectarea sistemului de închidere – această situație ar fi trebuit analizată în Studiul geotehnic efectuat pentru proiectare și/sau în cadrul Proiectului de închidere.

Nu se cunoaște nivelul levigatului în depozit la momentul sistării depozitării, respectiv momentul elaborării proiectului de închidere. Pentru analizele de stabilitate s-a utilizat nivelul actual de levigat, precum și un nivel mai scăzut (posibil a fi fost atins la momentul elaborării proiectului) estimat la -2 m sub cel actual.

Cazul 3: depozit de deșeuri proiectat după sistematizare, apa la nivelul actual

Descriere: acest caz reproduce situația proiectată și (parțial) existentă în momentul producerii alunecării – această situație ar fi trebuit analizată în Proiectul de închidere. Întrucât în această situație s-a produs alunecarea, factorul de stabilitate în regim static determinat cu valorile caracteristice ale parametrilor geotehnici trebuie să fie egal cu aproximativ 1.

Rezultatele analizelor de stabilitate sunt prezentate sintetic în continuare sub forma factorilor de stabilitate minimi obținuți din programul de analiză a stabilității și a valorilor factorilor de supra-dimensionare („overdesign factor”, ODF), în conformitate cu SR EN 1997-1 și GP 129-2014.

Tabel -Rezultatele analizelor de stabilitate efectuate

Analiza rezultatelor obținute

Cazul 1: Situația inițială, înainte de depunerea de deșeuri menajere, teren natural cu apa sus.

Din datele prezentate în tabelul 1 rezultă că:

terenul natural cu un nivel de apă foarte sus, în absența unor suprasarcini, ar fi fost stabil în regim static,

nu ar fi îndeplinit cerința de marjă minimă de siguranță în regim seismic (chiar și în calculul cu valori caracteristice ale parametrilor geotehnici, fără aplicarea prevederilor normative actuale).

această ipoteză de calcul (apa la nivelul terenului + seism este o ipoteză curent acceptată pentru analiza stabilității pantelor, în conformitate cu GP 129-2014).

Cazul 2: Depozit de deșeuri amenajat înainte de sistematizare

Din analizele de stabilitate efectuate rezultă că:

la momentul sistării depozitării depozitul era stabil în regim static chiar și cu un nivel ridicat de levigat,

marja de siguranță era mai mică decât cea prevăzută în standardele și normativele tehnice în vigoare la data proiectării,

în regim seismic, chiar și cu un nivel de levigat cu 2 m mai jos decât cel actual (estimat a fi existat la momentul proiectării), depozitul nu ar fi fost stabil în conformitate cu prevederile de proiectare actuale.

Cazul 3: Depozit de deșeuri proiectat după sistematizare

Din datele obținute rezultă că:

în regim static, cu nivelul de levigat actual și cu valori caracteristice ale parametrilor geotehnici, factorul de stabilitate este de 0.97, foarte apropiat de valoarea limită 1, ceea ce arată că situația modelată aproximează foarte bine situația reală,

demonstrează că parametrii geotehnici utilizați pentru deșeuri sunt plauzibili și caracterizează starea reală a deșeurilor din amplasament.

5.1. Concluziile analizei de stabilitate

Chiar și cu un nivel de levigat mai coborât (-2 m față de cel actual, estimat a fi fost valabil în momentul proiectării) depozitul nu ar fi fost stabil.

Dacă această analiză ar fi fost efectuată la momentul elaborării proiectului de închidere a depozitului s-ar fi cunoscut faptul că depozitul este instabil atât în regim de solicitare statică, cât și seismică, dacă sunt sistematizate deșeurile în această formă.

Se remarcă că suprafețele critice de cedare obținute sunt circular – cilindrice și trec doar prin masa de deșeuri și, în unele situații (cele cu seism) intră puțin în stratul mâlos aflat la baza pantei.

Recomandări pentru consolidare

efectuarea unui studiu hidrogeologic complet pentru identificarea surselor de alimentare cu apă și determinarea parametrilor hidrogeologici atât pentru deșeuri cât și pentru terenul natural;

proiectarea unui sistem de drenaj eficient, analiza efectului drenajului asupra stabilității pantei și apoi execuția sa;

drenajul trebuie să vizeze atât zona din amonte a depozitului cât și depozitul însuși (drenuri verticale, de exemplu);

sistemul final de închidere nu se va putea instala decât după drenarea levigatului și stabilizarea tasărilor;

este important să se studieze posibilitatea de relocarea deșeurilor precum și să se efectueze analize de stabilitate, pentru a obține un profil sistematizat stabil al depozitului de deșeuri;

trebuie luată în calcul și mișcarea utilajelor de terasiere pe pante deoarece poate determina destabilizarea pantelor depozitelor;

în ceea ce privește sistemul de închidere, se va face în prealabil analiza de stabilitate a sistemului de închidere pe pantele proiectate cât și dimensionarea prin calcul al tranșeii de ancorare.

Soluțiile de stabilizare vor trebui să țină seama de riscul la alunecare existent pe partea sud-estică a depozitului, precum și adâncimea terenului afectat, de levigatul infiltrat, de apa infiltrată și nu în ultimul rând de alunecarea produsă. Asadar, există două zone care vor trebui stabilizate: zona I (unde s-a produs alunecarea) și zona II (unde s-a scurs levigatul și s-au format bălți).

Propunere consolidare pentru ambele zone :

Stabilizarea alunecării de teren cu sprijinirea de piloți armați ancorați

Propun ca soluție de stabilizare a alunecării de teren pentru zona I și II, o stabilizare cu piloți din beton armat.

Aceștia vor fi montați la distanțe de 2,5 m și vor fi rigidizați superior de o grindă de coronament din beton armat.

Pentru a mări rezistența piloților la împingere se vor folosi ancore permanente injectate (beton), protejate împotriva coroziunii. Acestea au o durată de viață de cel puțin 100 de ani.

În spatele piloților (în partea exterioară), se va monta o gură de dren, peste care, se va realiza un filtru invers, din material granular.

Gura de dren va conduce levigatul la bazinul de stocare proiectat sau la stația de epurare proiectată. Se vor respecta recomandările HG nr.349/2005, privind drenarea levigatului.

Între dren și straturile de închidere se va realiza o umplutură din pământ local.

Peste piloți și peste umplutură se vor monta straturile de închidere.

Din considerente de spațiu se alege o pantă a stratului de închidere de 2:3.

Perimetral gropii de gunoi se va monta o rigolă pentru colectarea apelor meteorice.

Figură -Secțiune transversală prin groapa de gunoi

Figură – Detaliu piloți și ancore

Bibliografie

SR EN 1997-1 – Eurocod 7, Partea 1

GP 129-2014 – Ghid privind proiectarea geotehnică

GP107-04 – Ghid de proiectare a depozitelor de deșeuri cu materiale geosintetice

HG 349/2005 privind depozitarea deșeurilor

Normativ tehnic privind depozitarea deșeurilor Ordin MAPM 757/2004

Documentație tehnică

Prof.univ.dr.ing. Loretta Batali (2019)-Note de curs-„Depozite de deșeuri”

Ing. Dan Ovidiu Ianculescu (2007) „Metodologii pentru proiectarea și execuția depozitelor de deșeuri menajere”, Editura Conspress,

Sanda Manea (1998) „Evaluarea riscului de alunecare a versanților”, Editura Conspress București,

Ernest Olinic (2009) „Eficiența sistemelor de etanșare de bază ale depozitelor ecologice de deșeuri”, Editura Conspress București 2009,

Prof. univ. Dr. Ing. Loretta Batali, Dr. Ing. Gheorghe Panțel (octombrie 2015) – „Revista construcțiilor”,

Maurizio Martucci (2007) -Manual STAP (Stabilità Pendii in Terreni e Rocce)

Webografie

https://www.geostru.eu/ro/stabilitatea-taluzurilor/, By filippo catanzariti, articol plublicat în 13/06/2016, accesat în 9/06/2019

http://www.gardguide.com/index.php/Chapter_6, accesat la data 10/06/2019

https://www.slideshare.net/akashtk/landfilling, publicat pe 23 iulie 2015, accesat în 15/06/2019

http://www.anpm.ro/ro/depozitare-deseuri, accesat în 2/06/2019

http://tesi.cab.unipd.it/45250/1/Geotechnical_Slope_Stability_of_the_Este_MSW_Landfill.pdf (2013-2014), accesat în 10/06/2019

http://www.polluxconsulting.com/stability/slope-stability/types-of-landfill-failures, accesat în 12/06/2019

http://www.encipedia.org/articole/proiectare/resurse-utile/harti-de-zonare/harta-de-zonare-seismica-din-p100-1-2013.html, publicat la 30.10.2018, accesat în 26/06/2019

ANEXA

REZULTATELE ANALIZELOR DE STABILITATE

Figura A-1. Cazul 1 – teren natural fără deșeuri, apa sus. Rezultatele analizei de stabilitate – analiză

preliminară cu valori caracteristice, în regim static – valori Fs min

Figura A-2. Cazul 1 – teren natural fără deșeuri, apa sus. Rezultatele analizei de stabilitate – analiză

preliminară cu valori caracteristice, în regim dinamic – valori Fs min

Figura A-3. Cazul 1 – teren natural fără deșeuri, apa sus. Rezultatele analizei de stabilitate – analiză

conform SR EN 1997, cu valori de calcul, în regim static – valori Fs min pentru abordarea 1 combinația

2

Figura A-4. Cazul 1 – teren natural fără deșeuri, apa sus. Rezultatele analizei de stabilitate – analiză

conform SR EN 1997, cu valori de calcul, în regim dinamic – valori Fs min pentru abordarea 1

combinația 2

Figura A-5. Cazul 2 – Depozit înainte de sistematizare – apa la nivelul actual (sus). Rezultatele

analizei de stabilitate – analiză preliminară cu valori caracteristice, în regim static – valori Fs min

Figura A-6. Cazul 2 – Depozit înainte de sistematizare – apa la nivelul actual (sus). Rezultatele

analizei de stabilitate – analiză preliminară cu valori caracteristice, în regim dinamic – valori Fs min

Figura A-7. Cazul 2 – Depozit înainte de sistematizare – apa la nivelul actual (sus). Rezultatele

analizei de stabilitate – analiză conform SR EN 1997, cu valori de calcul, în regim static – valori Fs min

pentru abordarea 1 combinația 2

Figura A-8. Cazul 2 – Depozit înainte de sistematizare – apa la nivelul actual (sus). Rezultatele

analizei de stabilitate – analiză conform SR EN 1997, cu valori de calcul, în regim dinamic – valori Fs

min pentru abordarea 1 combinația 2

Figura A-9. Cazul 2 – Depozit înainte de sistematizare – apa la – 2 m sub nivelul actual. Rezultatele

analizei de stabilitate – analiză preliminară cu valori caracteristice, în regim static – valori Fs min

Figura A-10. Cazul 2 – Depozit înainte de sistematizare – apa la – 2 m sub nivelul actual. Rezultatele

analizei de stabilitate – analiză preliminară cu valori caracteristice, în regim dinamic – valori Fs min

Figura A-11. Cazul 2 – Depozit înainte de sistematizare – apa la – 2 m sub nivelul actual. Rezultatele

analizei de stabilitate – analiză conform SR EN 1997, cu valori de calcul, în regim static – valori Fs min

pentru abordarea 1 combinația 2

Figura A-12. Cazul 2 – Depozit înainte de sistematizare – apa la – 2 m sub nivelul actual. Rezultatele

analizei de stabilitate – analiză conform SR EN 1997, cu valori de calcul, în regim dinamic – valori Fs

min pentru abordarea 1 combinația 2

Figura A-13. Cazul 3 – Depozit după sistematizare – apa la nivelul actual (sus). Rezultatele analizei

de stabilitate – analiză preliminară cu valori caracteristice, în regim static – valori Fs min

Figura A-14. Cazul 3 – Depozit după sistematizare – apa la nivelul actual (sus). Rezultatele analizei

de stabilitate – analiză preliminară cu valori caracteristice, în regim dinamic – valori Fs min

Figura A-15. Cazul 3 – Depozit după sistematizare – apa la nivelul actual (sus). Rezultatele analizei

de stabilitate – analiză conform SR EN 1997, cu valori de calcul, în regim static – valori Fs min pentru

abordarea 1 combinația 2

Figura A-16. Cazul 3 – Depozit după sistematizare – apa la nivelul actual (sus). Rezultatele analizei

de stabilitate – analiză conform SR EN 1997, cu valori de calcul, în regim dinamic – valori Fs min pentru

abordarea 1 combinația 2

Figura A-17. Cazul 3 – Depozit după sistematizare – apa la – 2 m față de nivelul actual. Rezultatele

analizei de stabilitate – analiză preliminară cu valori caracteristice, în regim static – valori Fs min

Figura A-18. Cazul 3 – Depozit după sistematizare – apa la – 2 m față de nivelul actual. Rezultatele

analizei de stabilitate – analiză preliminară cu valori caracteristice, în regim dinamic – valori Fs min

Figura A-19. Cazul 3 – Depozit după sistematizare – apa la – 2 m față de nivelul actual. Rezultatele

analizei de stabilitate – analiză conform SR EN 1997, cu valori de calcul, în regim static – valori Fs min

pentru abordarea 1 combinația 2

Figura A-20. Cazul 3 – Depozit după sistematizare – apa la – 2 m față de nivelul actual. Rezultatele

analizei de stabilitate – analiză conform SR EN 1997, cu valori de calcul, în regim dinamic – valori Fs

min pentru abordarea 1 combinația 2