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STABILITÉ DES SITES D’ ENFOUISSEMENTDES DÉCHETS MUNICIPAUX
CAS D’ÉTUDE DU SITE DE DOÑA JUANA
Bernardo CaicedoProfesseur Associé Professeur invitéUniversidad de los Andes LCPCBogotá, Colombie Nantes
Facultad deIngeniería
Departamento de Ingeniería Civil y AmbientalUniversidad de los Andes
SITE DE “DOÑA JUANA” BOGOTÁ
• Doña Juana: site d’enfouissement des déchets de la ville de Bogotá
• 5000 t/jour en 1997
• Septembre 1997 un glissement de 800.000 t
Zone IZone Mansion
Caja 7 Zone II
Glissement
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Glissement 1997
PLAN• Description générale du
site de Doña Juana
• Propriétés mécaniques des déchets
• Modélisation et calcul de stabilité
• Travaux de confortement (zone Mansion)
• ConclusionsZone II
Glissement
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Description générale
• Étanchéité: Géomembrane + argile compactée + couche drainante sable• Couches 2.5 m déchets + couverture journalière argile compactée• Puits d’extraction de gaz tous les 50 m• Pente 3 horizontale, 1 verticale• Trois mois avant le glissement, injection des lixiviâts
Mai 1996September 1996
March 1997August 1997
2740
2880
276027802800282028402860
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
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Composition déchets
Matière Organique47.8%
Matériaux inertes7.5%
Matériaux haute déformabilité44.7%
Matière organique végétaleMatière organique animale
PapierCartonTissus
CaoutchoucPlastique
SolsMétauxVerre
Matériaux démolition
Matériaux organiquesMatériaux haute déformabilité
Matériaux Inertes
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Composition des déchets
10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%10%20
%30%40
%50%60
%70%80
%
90%10
0%
A
B
CD
A: Asie du sud-estB: Pays MéditerranéensC: Europe du Nord et CentreD: USA, Canada, Japon
Matériaux haute déformabilité
Mat
éria
ux o
rgan
ique
sMatériaux Inertes
CARACTERISTIQUES DE BASE
Poids volumique 9.1 kN/m3
Perméabilité 3*10-3 cm/s
Teneur en eau 67 %
Grisolia 1995
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Étude des propriétés mécaniques
• Boîte de cisaillement in situ 0.9 m diamètre
• Phicomètre (Philliponat)• Boîte de cisaillement au laboratoire
(0.3*0.3 m)• Triaxial grande taille 0.3 m diamètre – 0.6
m hauteur
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Cisaillement in situ
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Cisaillement in situ
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Résultats
Déplacement horizontal (mm)
Co
ntra
inte
cis
aille
men
t (kP
a)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
20
40
60
80
100
120
140
σN=117 kPa
σN=56 kPa
σN=6 kPaσN=13 kPa
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0
Contrainte normale Kpa
Co
ntra
inte
cis
aille
me
nt K
pa
φ=23°C=78 Kpa
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Phicomètre
Pression normale
Force cisaillement
ContrôleurPression Volume
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Phicomètre
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Résultats phicomètre
0 10 20 30Angle Friction
10
8
6
4
2
0
Pro
fond
eur
(m)
Mansión
Zone II
0 20 40 60 80Cohésion (kPa)
0 40 80 120 160 200Contrainte Normale kPa
0
40
80
120
160
200
Con
trai
nte
Cis
aille
men
t kP
a
Profondeur (m)7.15 - 8.504.00 - 5.85
7.15 - 8.50
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Triaxial
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Ensemble des résultats
0 10 20 30Angle Friction
0
20
40
60
80
Coh
esio
n kP
aB. cisaillement in situTriaxialB. cisaillement lab.Phicometre Zone IIPhicometre Mansion
MSW
non décomposé
MSW
décomposé
Normal Load
Shear Load
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Compressibilité
10 100 1000σ'v (kPa)
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
Voi
ds r
atio
0 50 100 150 200 250 300 350
σ'v (kPa)
0
500
1000
1500
2000
2500
Oed
omet
ric m
odul
us E
' (M
pa)
Load
Unload
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Modélisation hypothèses
• Matériau déformable tri phasique (solides –liquide – gaz)
• Flux couplé de liquide et gaz• Isotherme (simplification)• Flux d’eau en phase liquide• Flux d’eau Loi de Darcy• Flux de gaz Loi de Fick• Migration d’ions n’est pas prise en compte• Dissolution de gaz dans le liquide n’est pas prise
en compte
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Lois de comportement
ε = m1s d(σ - Ua) + m2
s d(Ua - Uw)
θw = m1w d(σ - Ua) + m2
w d(Ua - Uw)
θa = m1a d(σ - Ua) + m2
a d(Ua - Uw)
ρa = (w/Rθg) P
Solide
Liquide
Gaz
Gaz parfaits
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Consolidation (Fredlund 1993)
tmy
U
gm
K
x
U
gm
K
t
U
m
mm
t
U ww
ww
www
waw
www
∂∂+
∂∂+
∂∂+
∂∂
−=∂
∂ *
22
2
22
2
22
21 1 θρρ
t
mC
y
UC
x
UC
t
UC
t
U gm
aav
aav
wa
a
∂∂
+∂
∂+∂
∂+∂
∂=∂
∂ *
2
2
2
2
EAU
GAZ
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Coefficients
( )Cm
m mS n
P
PR g
wa
a
a ai
a=− +
−=
2
2 1
1ρ θ
( )( ) ( )CD R
w m m U U S nv
a
a aa atm
=− + + + −
* θ 1
12 1
( )( ) ( )CR
w m m U U S nm a aa atm
=− + + −
θ 1
12 1
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Taux de production de gaz
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Temps (mois)
0
0.001
0.002
0.003G
az a
ccum
ulé
(m3 /
kg)
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Courbe de rétention d’eau
Zeiss 1994
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Saturation
0.1
1
10
100
1000
10000
100000
Pre
ssio
n (k
Pa)
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Permeabilité
Sr
Kra Krw
100
1 1
García 1996
K(Sr)=Ksat Srn
n = 7 déchetsn = 4 couverture{
wopn
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Résultats modélisation 23 mois
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Calculs de stabilité
2740
2880
276027802800282028402860
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
2900
2720
Time (months)12 14 16 18 20 22 24
Safety Factor
0
0.5
1.0
1.5
2.5
3.0
2.0
Circular Failure
Non circular Failure
Leac
hate
Rei
njec
tion
Reinjection effect
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Travaux de stabilisation Zone Mansion
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Double système d’évacuation
Extraction de lixiviâtsExtraction de gaz
Pompe immergée
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Débit de gaz et lixiviâts
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
Déb
it lix
i. (L
/s)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Temps (heures)
0
20
40
60
80
Déb
it ga
z (S
CF
M)
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Evolution des pressions et tassement
0 1000 2000 3000 4000 5000
Temps (heures)
0.8
0.6
0.4
0.2
0Niveau (m)
0
4
8
12
Piezometre (104 Pa)0
5
10
15
20
25Pression gaz (104 Pa)
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Conclusions
• Le taux de matière organique et la teneur en eau des matériaux de déchets municipaux ont une influence fondamentale en son comportement mécanique:– Une haute proportion de matière organique
entraîne une augmentation de la production de gaz
– Une haute teneur en eau rend difficile le drainage du gaz
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Conclusions
• Le bon fonctionnement des puits d’évacuation de gaz est fondamentale pour assurer la stabilitédu site
• La re-circulation des lixiviâts ne peut être faite que sous un strict contrôle de la stabilité
• A l’heure actuelle il n’existe pas de méthodes de dimensionnement ajustées aux différents types de déchets
• La modélisation de flux couplés peuvent apporter des éléments pour mieux comprendre la décomposition des déchets et la stabilité du site