Static and dynamic slope stability of MSW landfills

Abstract

Nüfus artışıyla birlikte belediye katı atık üretimi artmış, atıkların uzaklaştırılması ve arıtımı daha önemli hale gelmiştir. Düzenli depolama dünya çapında en yaygın yöntemdir. Düzenli depolama alanları, kullanım sırasında ve sonrasında sorun yaşayabilir. En büyük sorunlardan biri şev stabilitesidir. Depolama sahası stabilitesi, kohezyon, içsel sürtünme açısı ve atıkların birim ağırlığı, depolama sahasının eğim açısı ve yüksekliği ve depolama sahasındaki sızıntı suyu seviyesi gibi birçok faktöre bağlıdır. Sismik olarak aktif bölgelerdeki depolama alanları için deprem etkileri de dikkate alınmalıdır. Bu çalışma, düzenli depolama sahalarının şev stabilitesini değerlendirebilen ve karar vericilerin stabiliteyi iyileştirmesine yardımcı olan akıllı bir karar sistemi oluşturmayı amaçlamaktadır. Stabilite karar destek sistemi, gaz ve sızıntı suyunu da değerlendiren daha büyük bir sistemin parçasıdır. Akıllı karar aracı, SMARTEnvi kısaltmasıyla Erasmus+ AB projesinin çıktılarından biridir. Bu çalışmada, 1:1, 1:2 ve 1:3 eğimlere ve 10, 20, 30, 40, 50 ve 60 m yüksekliklere sahip farklı geometrideki düzenli depolama sahalarının şev stabilitesini analiz etmek için bir limit denge yaklaşımı olan Bishop kullanılmıştır. Atık birim ağırlığı, kohezyon, içsel sürtünme açısı ve depolama sahası sızıntı suyu seviyesini içeren bir parametrik çalışma yapılmıştır. Düşük ve yüksek sismisite bölgelerini temsil eden farklı yatay (kh) ve düşey (kv) sismik katsayılar kullanılarak psödostatik dinamik stabilite analizleri yapılmıştır. Statik ve dinamik koşullar için seçilen güvenlik katsayısı değerlerine göre çeşitli grafikler oluşturulmuştur. Sonuçlar, tüm parametrelerin depolama sahası stabilitesini nasıl etkilediğini göstermekte ve akıllı karar aracını geliştirmek için kullanıldı.With population growth, municipal solid waste production has increased, making waste removal and treatment more important. Landfills are the most common method worldwide. Landfills can have problems during and after use. One of the biggest problem is slope stability. Landfill stability depends on many factors like cohesion, internal friction angle and unit weight of wastes, slope angle and height of the landfill, and leachate level in the landfill. Earthquake effects should also be considered for landfills in seismically active areas. This study aims to create a smart decision tool which can evaluate the slope stability of landfills and help decision makers to improve the stability. The stability decision support system is part of a larger system that also assesses gas and leachate. The smart decision tool is one of the deliverables of the Erasmus+ EU project with the acronym SMARTEnvi. In this study, Bishop, a limit equilibrium approach, was used to analyze the slope stability of landfills with different geometry: slopes of 1:1, 1:2, and 1:3 and heights of 10, 20, 30, 40, 50, and 60 m. A parametric study including waste unit weight, cohesion, internal friction angle, and landfill leachate level were performed. The pseudostatic dynamic stability analyses were executed by using different horizontal (kh) and vertical (kv) seismic coefficients representing low and high seismicity zones. Various graphs were generated according to selected factor of safety values for static and dynamic conditions. The results showed how all parameters affected landfill stability and used to develop the smart decision tool.