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1 STABILITÉ DES SITES D’ENFOUISSEMENT DES DÉCHETS MUNICIPAUX CAS D’ÉTUDE DU SITE DE DOÑA JUANA Bernardo Caicedo Professeur Associé Professeur invité Universidad de los Andes LCPC Bogotá, Colombie Nantes

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1

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

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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