majorparameters&that&affect&outcome&of&...

21
H. JAMES LAW SCS ENGINEERS USA MAJOR PARAMETERS THAT AFFECT OUTCOME OF LANDFILL SLOPE STABILITY MODELING

Upload: hathuy

Post on 08-Apr-2018

216 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

H.  JAMES  LAW  SCS  ENGINEERS  

USA  

MAJOR  PARAMETERS  THAT  AFFECT  OUTCOME  OF  LANDFILL  SLOPE  STABILITY  MODELING  

INTRODUCTION  •  EXAMPLES  OF  PAST  LANDFILL  FAILURES  •  STABILITY  MODELING  

-­‐  TWO  MAJOR  PARAMETERS  -­‐  SENSITIVITY  STUDIES  

•  CASE  STUDY  RESULTS  •  CONCLUSION  

SLOPE  STABILITY  MODELING  

We  can  build  almost  anything  to  last,    sound,  and  STABLE  structure...    -­‐  Bridges,  sky-­‐scrapers,  or  something  fun  such  as  New  Mossley  Bonfire,  Belfast  

What  about  sanitary  landfills?  -­‐  Stable,  yet  protect  health  &  the  environment!  

EXAMPLES  OF  PAST  LANDFILL  FAILURES  USA  Landfill,  Ohio;  Mar  1996  

•  Ref.  Stark,  2008  –  Waste  was  placed  25m  above  then  

exisYng  waste  mass  in  less  than  8  months;  quick  loading;  high  liquid  level  

–  ExcavaYon  at  the  toe;  frozen  toe  over  the  winter;  liquid  back-­‐up  (recirculaYon)  

–  Failed  on  March  11,  1996;  waste  moved  300m  with  >1M  m3    

EXAMPLE  OF  WASTE  MASS  SLIDE  Hiriya  Landfill  (unlined),  Israel;  1997  

•  Ref.  Stark,  2008  –  1:1.3  to  1:1.6;  ave.  1:1.4(H)  –  43  to  64  m  ;  ave.  56  m  waste  height  –  Operated  from  1952  –  1998  –  Winter  of  1997:  a  major  slide  occurred  –  Leachate  level:  7  to  23  m  below            plateau  surface  

EXAMPLE  OF  WASTE  MASS  SLIDE  Payatas  Landfill,  Philippines,  2000  

•  Ref.  Stark,  2008  –  Unlined,  operated  since  1973  –  Waste  was  pushed  over  the  brink  of  landfill  to  create  more  space  

for  landfilling  but  also  ended  up  with  very  steep  slope  –  1:1.5  –  30  m  waste  height  prior  to  failure  –  Heavy  rain  from  two  typhoons  –  68  cm  –  Failure  in  July  10,  2000;  1.2M  m3  slide  and  over  250  fataliYes  

EXAMPLE  OF  LANDFILL  FAILURE  USA  Landfill,  2011;  aher  heavy  rain  events  

Source:  Tomlin,  2011  

EXAMPLE  OF  FINAL  COVER  SLIDE  Chrin  Landfill,  Kentucky;  Apr  2013  

www  trbimg  com  

•  Veneer  failure  due  to  steep  slope,  cover  soil  saturaYon,  and  presence  of  geosyntheYc  layers  

•  Can  trigger  a  more  massive  deep-­‐seated  waste  mass  failure  below  

EXAMPLE  OF  WASTE  MASS  SLIDE  Big  Run  Landfill,  Kentucky  Sep  2013  

•  hjps://kydep.wordpress.com/2014/04/24/  –  An  3.5ha  waste  mass  slide  on  4/9/2013  –  800,000  tons  MSW  (about  1  yr  of  waste  

disposal)  moved  120m  –  Depth  of  slide  is  about  6m  –  No  liner  damage  except  about  0.1ha  at  

toe  

STABILITY  MODELING  –  MAJOR  PARAMETERS  •  Bojom  liner  system  interface  with  lowest  shear  

strength  •  Landfill  leachate  level  above  bojom  liner  system  •  Final  landfill  slope  configuraYon  (slope  steepness  &  

slope  height)  •  Waste  shear  strength  (changes  with  decomposiYon);  

in-­‐situ  waste  density  (varies  by  compacYon  effort)  •  FoundaYon  soils  &  groundwater  level  below  landfill  •  Landfill  gas  management  pracYces  •  Landfill  operaYons  &  filling  sequences  •  Surface  run-­‐on  &  run-­‐off  controls  

SENSITIVITY  STUDIES  

•  Design  Phase  –  IdenYfy  the  Bojom  liner  system’s  weakest  interface    with  lowest  shear  strength;  material  selecYons  

•  OperaYon  Phase  –  Measure  landfill  leachate  level  above  bojom  liner  system;  from  gas  wells,  cleanouts,  leachate  sumps  

SLOPE  STABILITY  INDICATOR  

•  Landfill  Slope  Stability  –  Expresses  by  calculaYng  its  Factor  of  Safety  (FS)  against  sliding  

•  FS  =  RaYo  of  resisYng  forces  over  driving  forces.    FS  =  1.5  meaning  50%  more  strength  than  required  for  equilibrium.    FS  =  1.2  meaning  20%  more  strength  than  required  for  equilibrium  

•  Mode  of  Failures  –  Shallow/veneer  transiYonal;  deep-­‐seated,  global  circular  within  waste  or  block-­‐type  along  weakest  liner  system  interface  

PUBLISHED  INTERFACE  SHEAR  STRENGTHS  

TYPICAL  SLOPE  SECTION  PROFILE  

•  Max.  Waste  Height  =  70  m  •  Perimeter  Berm  Height  =  3  m  

SENSITIVITY  STUDY  -­‐  INTERFACE  SHEAR  STRENGTH  vs  FS  

•  Leachate  level  –  assumed  zero  

SENSITIVITY  STUDY  –  LENGTH  OF  TEXTURED  LINER  vs  FS  

•  Interface  shear  strength  –  smooth  =  11˚  •  Interface  shear  strength  –  textured  =  18˚  

SENSITIVITY  STUDY  –    LEACHATE  LEVEL  vs  FS  

CASE  STUDY  RESULTS  –    LEACHATE  LEVELS  ON  FS  

CONCLUSION  Ø When  performing  site-­‐specific  slope  stability  modeling  –    

§  A  need  to  idenYfy  bojom  liner  system  Weakest  interface.  Use  of  textured  instead  of  smooth  geomembrane  will  increase  FS  against  slope  instability.  

§  A  need  to  expect  potenYal  leachate  head  on  liner,  based  on  landfill  operaYons  plan,  SWM  plan,  and  weather  condiYons.  An  elevated  leachate  head  on  liner  will  decrease  FS  to  a  point  triggering  instability  of  the  landfill  mass.  

§  Take  into  account  actual  slopes,  material  properYes,  liquid  levels  and  other  factors  during  design  phase.  

CONCLUSION  (cont’d)  

Ø Landfill  operator  should  monitor  the  performance  of  the  leachate  collecYon  system  to  confirm  that  the  condiYons  assumed  in  the  stability  analyses  are  sYll  valid.  

Ø addiYonal  monitoring  and  controls  should  be  implemented  judiciously,  such  as  landfill  surface  posiYve  drainage  and  applicaYon  of  daily  cover  soil,  to  verify  that  landfill  operaYons  are  not  having  an  adverse  impact  on  slope  stability.  

QUESTIONS  &  THANK  YOU  H.  James  Law,  P.E.,  BCEE,  LEED  AP,  

IWM  [email protected]  

+1  (919)  604-­‐6102