Discariche controllate in pendio: aspetti critici

This thesis treats the critical aspects relates to the stability of municipal solid waste (MSW) landfills on slopes and shows that the choice of suitable materials for the bottom liners is essential for a safety design. It is known that interfaces often exhibit low shear strengths forming potential failure surfaces through a lining system, especially for clay/smooth geomembrane composite liners. The factors influencing the field shear strength of the clay/geomembrane interface are therein discussed. A real case of landfill slope failure with composite bottom liner realized with smooth geomembrane on clay is then presented as a main case: the slip surface investing the bottom smoothGM/clay liner and the bottom layer of the ending restraint bank. There are interesting results out of the monitoring system of displacement and of the lack level (measured by electric piezometer) after instability events occur. From in-field piezometers emptying data the evaluation of waste permeability is appreciated. Moreover surface and deep displacements of the waste body and of the ending embankment are evaluated to control the effect of the “special” retaining structures realized to block the landfill sliding. Topographic measurements, “hanging” inclinometers and piles instrumented with inclinometers are used as monitoring system. An interesting comparison, to identify the depth of slip surface under the ending embankment, between DMT (in situ) tests and inclinometric measurements of steel piles displacements processing with finite difference method is performed. Results of back analyses performed by programs based on equilibrium and finite element methods and laboratory tests carried out on materials from the field are compared. A perfect match of resultant interface shear strength parameters is founded. Interfaces should be tested prior to construction -design phase- in order to evaluate the available shear strength and to predict the possibility of instability problems due to adopted materials. Since temperature is one of the major factors that influences the interface shear strength -geosynthetic/geosynthetics and soil/geosynthetics- the author realized a particular laboratory equipment and data acquisition system -along with the system design program Labview- to perform interface shear tests with controlled temperature.

Il presente elaborato tratta gli aspetti critici legati alla stabilità delle discariche controllate di rifiuti solidi urbani ubicate in pendio e dimostra come la scelta di materiali idonei relativi alle barriere di impermeabilizzazione del fondo sia alla base di una progettazione in sicurezza di queste opere. Viene presentata una raccolta aggiornata di letteratura sui parametri di resistenza dei rifiuti solidi urbani e sulle interfacce delle barriere di impermeabilizzazione di fondo, in particolare quelle caratterizzate dall’accoppiamento di geomembrane (lisce o ruvide) con l’argilla. Viene descritto inoltre un caso reale di una discarica che ha subito problemi di instabilità legati allo sconsigliato accoppiamento di geomembrana liscia e argilla per la barriera di fondo. Oltre alla presentazione delle opere speciali di stabilizzazione realizzate con il metodo di progettazione osservazionale, si riportano le analisi critiche di tutti i monitoraggi eseguiti relativamente agli spostamenti subiti sia dall’argine di valle che del corpo rifiuti. Di particolare interesse risulta l’ottenimento della localizzazione della profondità della superficie di scivolamento alla base dell’argine di valle attraverso la sovrapposizione dei risultati di prove DMT e le elaborazioni alle differenze finite delle letture inclinometriche (nel tempo) dei pali-inclinometro realizzati ai fini della stabilizzazione della discarica. Si riportano, inoltre, i risultati della campagna di letture piezometriche relative al corpo rifiuti (utilizzando un particolare piezometro elettrico) e le elaborazioni effettuate per il calcolo della permeabilità dei rifiuti. Per la determinazione della reale resistenza della interfaccia della barriera di fondo della discarica, nell’elaborato viene dato particolare rilievo ai risultati sia delle prove di taglio all’interfaccia eseguite in laboratorio (su piccola scala), utilizzando i materiali provenienti dal sito, sia delle back analysis (in condizioni statiche e dinamiche) effettuate con un programma all’equilibrio limite (Slope2010) e con un programma agli elementi finiti (Plaxis v.8.5). Si sottolinea che i risultati ritrovati, relativi ai valori di resistenza all’interfaccia (GMliscia-argilla), dalle prove di laboratorio e dalle back analysis eseguite in condizioni statiche sono pressoché identici. Un ulteriore risultato a conferma della corretta modellazione numerica realizzata risulta essere anche la ottima corrispondenza tra gli spostamenti reali (misurati in sito) con quelli ottenuti in output dalle back analysis eseguite con il programma agli elementi finiti. Inoltre, vista l’importanza che ha la temperatura raggiungibile al fondo delle discariche sulla resistenza allo scorrimento all’interfaccia tra materiali geosintetici accoppiati tra loro ma soprattutto tra geosintetici e terreno, nell’elaborato si riportano la descrizioni sia del lavoro eseguito dallo scrivente per dotare il Dipartimento SIMAU dell’Università Politecnica delle Marche di una macchina che permetta l’esecuzione di prove di taglio all’interfaccia anche a temperatura controllata sia del relativo programma di acquisizione e controllo dei dati in ambiente Labview appositamente realizzato.