Geotehnica mediului inconjurator (Sanda Manea, Laurentiu Jianu).pdf

Sanda MANEA Laurenfiu JIANU

Protectia terenurilor de fundare qi depoluarea lor.

Solu#ii de depozitare a degeurilor

h

EDITURA CONSPRESS

2009

EDITURA CONSPRESS este acreditatH de

Consiliul National al Cercetiirii Stiintifice din ~nvHtHmlntul Superior

Tehnoredactare computerizata: Alina Rancea

Descrierea CIP a Bibliotecii Nationale a Romflniei

1 MANEA, SANDA ; JIANU, LAURENW

Geotehnica rnediului inconjurator : protecfia terenurilor de fundare gi depoluarea lor. Solutii de depozitare a degeurilor I Sanda Manea, Laurentiu Jianu - Editia a 2-a. - Bucure~ti : Conspress, 2009

Bibliogr. ISBN 978-973-100-075-6

Colectia Carte universitarfi

CONSPRESS B-dul Lacul Tei nr.124, sector 2,

cod 020396, Bucureyti Tel.: (021) 242 27191 169; Fax: (021) 242 0781

h ultimii ani, ca urmare a cregterii interesului pentru ecologie, s-a cristalizat geotehnica mediului ca un domeniu de granip, unde se intersecteazi ~i se suprapun cuno~tinte din cele mai diverse siinre, de la cele abstracte de tip matematici, mecanici la cele concrete (chimie) sau ?tiinpie naturii (biologie) ca qi cele pur inginere$, mergbd phi la cele cu caracter sociologic, economic gi juridic.

GEOLOGIE

biologia u h aceste conditii, obiectul domeniului, fiind de fapt pluridisciplinar,

presupune o abordare diferentiat2 gi complexi. Ca urmare, ace& domeniu atat de vast a condus la necesitatea nqterii, cre&ii .unei noi discipline de shldiu a acestei problematici, disciphi denumitA ca atare Geotehnica Mediului inconjur~tor, care se maturizeai5 ii~ acead2 perioadi ~i care, in cursul accstui proces, pune la punct metode ~i tehnologii, d e s c w d noi perspective ~i noi ci i de cercetare.

?e pian international, qi ?n ultimii ani ~i pe plan national, se m d e s t i un &ems tot mai crescut pentru acest domeniu.

Cei mai general, geotehniw mediului se preocupi de "degradarea - poluarea" unei pB?i a mediului (litosfera), studiind condihile $i modul de producere a fenomenelor, dar ~i modurile de prevenire ~i combatere a acestora.

Privind din acest unghi. se pot defini capitolele man ale domeniului 'Geotehnica Mediului":

- cunoaqterea qi studierea piqii de mediu care este susceptibili a fi degradati - poluaM. fn acest sens obiectul il constituie pjmihturile in primul r8nd (mai putin rocile);

- evaluarea diferitelor modalititi de degradare a p5imihturilor pomind de la: - cauze naturale - procese geologice (aluneciri de teren, fenomene

de eroziune, cutremure); - cauze antropice care accentueazi unele condihi naturale (crearea qi

depozitarea de~eurilor). - metode ~i tehnici de prevenire a degradririlor de orice naturH sau

diminnarea ~i eliminare efectelor produse de aceste degradriri. Prezenta lucrare b i propune $i constituie un inceput pentru disciplina

"Ckotehnica mediului ?nconjurf+tor" ?n contextul i nvk~8n tu lu i iugineresc de construcrii din Ro&a.

& acest sens sunt abordate doar unele aspecte legate, ~ principal. de poluarea si depoluarea terenurilor de fundare. de natura ~i tipul de~eurilor ca qi de modalitkhle de realizare a uuor depozite de de~euri controlate. cu sisteme constructive modeme.

Lucrarea este destinaM studenhior de la cursurile de studii aprofundate de -'lnginerie geotehnic? precum $i celor de la secha ISPM a FaculMtii de 133drotehnica din cadrul UTCB.

Totodati, se considers c i lucrarea poate fi utilB qi inginerilor proiectanti sau -..--. ,.;.i:di~tilor ce lucreazri ?n domeniu.

Autorii.

CUPRlNS

I . DESEURILE $I POLUAREA TERENULUI DE FUNDARE 1 . I . Surse potenliale de poluare a terenurilor de fundare 1 .I. 1. Tipuri de poluirri $i agenti poluanti 1.1.2. Aprecierea gradului de poluare a terenurilor 1.2. Tipuri de deveuri 1.2. I . Nofiunea de de$eu 1.2.2. Clasificarea de~eurilor 1.2.3. Caracteristici fizico - mecanice ale de~eurilor 1.2.4. Date orientative asupra cantitatilor de de$euri 1.3. Principii de sistematizare a proprietitilor geotehnice ale de~eurilor solide

$i ale terenurilor pe care se depoziteaa 1.3.1 Necesitatea unei metodologii comune de studiere a terenurilor de fundare

$i de~eurilor solide 1.3.2. Prezentarea metodologiei de caracterizare a materialelor ~i sistematizare

a informatiilor geotehnice bazate pe amprente $i diagrame de stare 1.3.2.1 Amprenta de tip A 1.3.2.2. Exemple de utilizare a amprentei 1:3.2.3, Concluzii asupra utilitatii folosirii amprentelor 11.2.4. Diagrama de stare 1.3.2.5. Concluzii asupra utilitatii folosirii diagramei de stare 1.3.3. Aplicafii ale metodologiei de sistematizare $i stocare a informatiilor

geotehnice 2. DEPOZITE PENTRU DESEURILE SOLIDE 2.1. Tipuri de depozite de deseuri solide 2.1.1. Aspecte generale 2.1.2. Clasiticarea depozitelor 2.2. Influen@ realimii depozitelor de depuri asupra terenului de fundare 2.2. I . Regimul hidric al depozitelor de deveuri 2.2.2. Criterii de alegere a amplasamentelor $i terenului de fundare pentru

depozitele de de$euri 2.3. Principii de proiectare a depozitelor de de$euri controlate 2.3.1. Alcituirea depozitelor controlate 2.3.2. Specificul depozitelor controlate pentru stocarea de~eurilor 2.3.3 Aspecte legate de proiectarea depozitelor controlate 3. SISTEME DE ETANSARE - DRENARE A,LE DEPOZITELOR DE DE$EURL

PENTRU PROTECTlA TERENULUI DE FUNDARE 3.1. Caracteristicile $i functiile sistemelor de etanyare - drenare a depozitelor 3.2. Solutii constructive pentru sistemele de etanvare - drenare 3.2.1. Aspecte generale 3.2.2. Sistemul de etanqare de baza 3.2.3. Sistemul de etansare de suprafati 3.2.4. Solutii constructive pentru sistemul de colectare a apelor $i drenaj 3.3. Principii directoare in alcituirea sistemelor de etan~are-drenare a

depozitelor 3.4. Aspecte legate de folosirea argilelor ca strat de etan$are

3.4.1. Probieme generaie 3.4.2. Consideratii asupra fac~orilor ce influenteaza permeahilitatea argilelor 3.4.3. Cerinlele pentru strati~rile de etanvare de b a a realizate din argili

compactat8 3.4.4. Punerea in oper5 ~i controiul de calitate pentru etanvhile din argili

compactat2 3.5. Aspecte caracteristice legate de folosirea produselor geosintetice $i

geocompozite ca strat de etanyare 3.5.;. Criterii de caracterizare $i alegere a produselor geosintetice penhu

realizarea dispozitivelor de etanqare 3.5.2. Principii de dimensionare a sistemelor de protectie din geosintetice 3.5.3. Criterii $i recomand2ri pentru controlul $i punerea in ope& a

geosinteticelor pentru protectia terenului de fundare 4. MONITORIZAREA PENTRU URMARIREA !N TIMP A EFECTULUI PREZEN-

TEI DEPOZITELOR DE DESEURI ASUPRA TERENULUI DE FUNDARE 4.1. Monitoiizarea terenurilor de fundare poluate 4.2. Monitorizarea zonei vadoase a terenurilor de fundare 4.2.1. Descrierea zonei vadoase 4.2.2. Monitorizarea lichidului din pori in amplasamentele depozitelor de

de~euri 4.2.3. Echipamentul penmprelevarea lichidului din pori 4.2.4. Echipainente de monitorizare indirect5 4.3. Sisteme ~i tehnici de monitorizare 4.3.1. Monitorizarea prin tehnici geofizice 4.3.2. Monitorizarea prin puturi 4.3.3. Sistemul senzor de monitorizare a avariilor 4.4. Principii pentru realizarea unui sistem expert pentru protecfia terenului de

fundare a unui depozit 4.4.1. Obiective '

4.4.2. Date de intrare pentru sistemul expert $i modul lor de obtinere 4.4.3. Sistem expert pentru monitorizarea unui depozit de deveuri 5. RESTGNGEREA EFECTULUI POLUARILOR $I DEPOLUAREA

TERENULUi DE FUNDARE 5. I . Tehnici de restrlngere a efectului polu5rilor datorate depozitirilor

neconhoiate 5.2. Principii generale de depoluare a terenurilor de fundare 5.3. Tehnici fizice de depoluare a terenurilor de fundare 5.3.1. Extractia sub vid 5.3.2. Tratarea prin injectare de aer sau vapori 5.3.3. Tratarea prin flotatie 5.3.4. Exnaciia electrici 5.3.5. Spalarea pamlnturilor 5.4. Tehnici termice de depoluare a terenurilor de fundare 5.5. Tehnici chimice de depoluare a terenurilor de fundare 5.6. Tehnici biologice de depoluare a terenurilor de fundare (hiodegradare) BIBLlOGRAFlE

DESEURILE $1 POLUAREA TERENULUI DE FUNDARE

1.1 SURSE P O T E N W E DE POLUARE A TERENURILOR DE FUNDARE

Poluarea masivelor de p a i n t ca parte a mediului $i implicit a terenurilor de fundare se produce in timp yi cu efecte in timp. Astfel contaminarea piminturilor poate fi:

- permanent8 - difu7.A (impriytierea ingri$imintelor pe csmp), - permanent8 - localfi (deversare intr-un put, depozitare necontrolat; de

de~euri), - sezonieri (desinierbarea ciilor ferate, deszapezirea drumurilor folosind

diferite substante, ex. 20 t de sare pe kilometru), - accidental; ( ristumarea unei cisteme, ruperea unei conducte, corodarea

unui rezervor ingropat ). Din punct de vedere al zonei din masivul de p&mhnt influen~tFi de agentii

poiuanti contaminarea poate fi: - de suprafa3 afectind mai ales solurile (pikinturi destinate in special

activitiltilor agriwle), - de adincime, extinderea in acest caz depindnd de configuratia

litologicfi (grosimi, de natura $i succesiunea lor). Actiunea acestor poluHri asupra mediului inconjuritor in general se

transmite, En particular, chiar prin intermediui pimintului contaminat asupra: - apelor superficiale (antrenare prin precipitatii), - apelor subterane (dizolvare yi infdtrare), - vegetatiei (fitotoxicitate yi fenomene de bio - acumulare), - constructiilor (coroziunea structurifor ingropate). Poluarea poate ti la originea mirosurilor neplgcute, intoxicatiilor, incendiilor

sau chiar exploziilor, din cauza instabilititii sau reactivititii poluantilor (formarea de amestecuri explozibile cu aerul, de exemplu, in caw1 hidrocarburilor ugoare) in urma elimingrii directe sau intirziate (degradarea unui ambalaj sau simpla deplasare a pinzei freatice). .

Agentii poluaqi susceptibili de a contamina terenurile de fundare se pot clasifica dupk

Origine

Fizici: - Crildu* radioactivitate Chimici: - SSvuri minerale, solventi, metale grele Bacteriologici: - Gacterii, viru$i

Urbani: - Lixiviari din depozitele de deveuri menajere, noroi de la tratarea apelor menajere uzate, reziduuri de la incinerare, moloz

Industriali: - Produ~i periculo~i sau toxici, materiale rezultate din demolarea uzinelor, fum

Agricoli: - ingr8$8minte, produse fitosanitare

Stare

omului vi . Nepericulo~i mediului I ' NOTX: in lucrarea de fa@ nu suni tratate poluirile ~iprobiemele generate

de de$euriie radioactive.

Solizi

Lichizi

Gradul de ria& asupra

Figura 2.2. Reziduuri solide totaie a - S.U.A.; b - Romdnia.

Ponderea agentilor poluanti, dup8 originea lor, h caw4 reziduurilor soiide,

Periculo~i

este prezentati in figura 1 . I , comparativ pentru S.U.A. ~i Romania [Ianculescu, 19971. in ceea ce prive~te compozitia poluantilor urbani proveniti din de~euri solide, in figura 1.2 sunt ilustrate date pentru Germania $i Romlnia.

in categoria de reziduuri periculoase, diferitele tiri incadrau plni de curand in mai toate cazurile pe cele considerate de ele ca periculoase, astfel incat de multe ori unele reziduuri periculoase pentru o pri erau nepericuloase pentru o alta. Prin conventia de la Basel privind Controlul trecerii peste fronfiere a reziduurilor periculoase ji indepcirtarea lor, semnat3 in 1989, aceasta situqie ambigui a fost eliminati, in anexa conventiei fiind inscrise reziduurile considerate periculoase pe plan mondial. Cele mai multe dintre acestea sunt produse de industrie, ca de exemplu, reziduurile continand: compu~i metalici, solventi organici halogenati, compu~i organici halogeni, acizi, azbest, compu~i organofosforici, fenolii, cianurile organice, eterii, etc. Reziduurile periculoase din industrie sunt produse in mici cantititi pin6 la I tonUlunH ins& totalul lor se ridici la sute de mii de tone pe luni. Se estimeaz3 c i in lume se produc anual 338 milioane tone reziduuri periculoase din care numai in S.U.A. 275 milioane tonelan (81%). Pentru exemplificare, dupi cum rezulti din figura 1.3, in S.U.A. cea mai mare cantitate de reziduuri periculoase provine din industria chimick (79%) $i din rafinZiriile de petrol (7%).

Figura LZ. Compozi{ia rmiduurilor solide: a - Bavaria (Germania): b - Romdnia.

Cu toate acestea, pe baza unor studii bibliografice asupra plm6nturilor contaminate pi a apelor subterane, reiese c i 80 - 90% din cercetari se referi la poluarea datorata produselor de origine petrolierh care constituie cel mai mare volum de produse chimice manipulate cotidian: carburanti (benzini $i motorini), uleiuri lubrifiante uzate atilt in industria petrolieri dar gi alte industrii care u t i l i zed carburanti ~i produse petroliere in diverse alte scopuri (pentru incilzire).

Industria chimicl 79%

2%

Pentru tetenurile de fundare gi masivele de pimint apar probleme referitoare gi la poluarea prin: - solven(i pe baz% de clor (utilizaci pentru curitirea imbr5cimintii qi

pentru degresarea pieselor mecanice), - hidrocarburi aromatice policiclice (de exemplu din vechile uzine de

gaz). - pesticide (utilizate in agriculturSi),

. - produse pentru tratamentul lemnului (clorofenol), - cianurile cromului hexavalent ~i ale metalelor de galvanoplastice (Cu,

.Zn, Au, Ag, Co, Cd, Ni, Cr), - policlorodifenil (produs de transformatoarele cu "F'yralen" cunoscut sub

terrnenul de P.C.B., - produ~i tensioactivi, siruri minerale clasice.

Evident, aceasti listi nu este exhaustivi. De exemplu, incendiul unui depozit de produse chimice poate s i duci la contaminarea solului vi a p&nzei freatice (ca y i riurilor ) cu un amestec de 30.000 - 40.000 de produse organice sintetice curente.

Sursele antropice de contaminare sunt: surse primare (ex.: fertilizarea solului in agriculturi) ~i surse secundare prin care agentul poluant ajunge Fn pimsnt ca urmare a unei activititi desfigurate in vecinitate. Spre exernplu Tn @rile cu traditie in minerit, contaminarea survenitH din aceas@. caui3 Fnci mai persists. Astfel nivelele ridicate de arsenic, mercur, cadmiu yi plumb in anumite

terenuri din Marea Britanie sunt legate de activitatea intensi desEi~urata cu mult timp in urma in zonele respective.

De$i aproape 85% din productia anuall de pesticide este foiositl de tlriie industrializate, problemele poluarii cu pesticide sunt de 13 ori mai acute in @rile lumii a treia. Acest fapt se datoreazs lipsei de control adecvat in producerea, stocarea $i folosirea pesticidelor in aceste tiri.

in tabelui 1.1. sunt prezentate unele surse de contaminare a piminturiior:

Tobelul1.I. Surse poluanle

Surse primare 'iwr8$8minte Cd, Pb, As 1

Pb As Cd Se

Gradul de contaminare din surse primare a1 solurilor apaqinind terenurilor agricole tratate este prezentat in tabelul 1.2 (exprimat in mgg.')

TabelulI.2. Contaminarea pcimcinintului din surse primare (mg.g.')

Se remarcH faptul c i folosirea ingr&$imintelor trebuie apiicata cu

discernlmtint, ingrl$lmintele pe bazl de fosfati polulnd mai mult declt cele pe bazit de azot, iar un continut ridicat de calciu in aceste Pngrlgiminte poate atenua consecin@le prezentei elementelor toxice precum Cd.

Unele elemente (plumbul, arsenicul, cadmiul) rlmln in pimint, acolo unde cantitqile pitrunse sunt mai mari decit cele eliminate, d e ~ i activiati periodice ca stc%ngerea recoltelor sau drenarea ajuti la eliminarea unor elemente poluante din sol.

Determinarea efectului poluirii din surse secundare este dificili, deoarece contributia lor depinde de pozitia ~i intensitatea sursei ca Si de conditiile atmosferice.

Un aspect deosebit il constituie contaminarea cu metale grele a terenurilor de fundare. Comportarea ~i reactia metalelor grele in pHmint sunt reprezentate schematic ?n figura 1.4. Modul de aparitie a1 elementelor grele individuale in pimhnturi este diferentiat.

Astfel, la nivel mondial, concenfra(ia de plumb in pimhturi este de I - 888 mg.gi, cu o medie de 29.2 mg.g". Concentratiile nomale sunt de 10 - 20 ppm iar o concenhatie de mai mult de 100 ppm indici wntaminarea. PSmhturile din vecinitatea uniatilor industriale prelucritoare de metale sau a dmmurilor cu trafic, greu pot avea concentratii de 1 - 10 %. Dintre toate elementele grele plumbul este cel mai mobil, timpul de injumltltire al acestuia in pimint fiind de 800 - 6000 ani. Pimlnturi contaminate in secolul IV 7.e.n. incl mai prezintH niveluri ridicate de piumb, retinerea acestuia fiind atribuiti leg6rii acestuia de materia organics. Principalul compus a1 plumbului, PbS, este

2+ . oxidat in urma proceselor atmosferice rezulthd PbS04. lonii Pb ellberati in acest proces se absorb in argile, materii organice ~i oxizi de Fe - Mn, pot precipita in compu~i insolubili sau pot forma complexe organice sau

7+ anorganice. Pb- poate inlocui ionii Ki En materiile organice sau in argile, ordinea de adsorbtie fiind: montmorillonit < humus < kaolinit < haloisit. Prezenm plumbului reduce activitatea enzimatica Si ca urmare se acumuleazi Fn sol material organic incompiet descompus. Solubitatea plumbului depinde de pH-ul solulni, de provenienta phmSu!ui (natural sau a*~pogenic), de anionii prezenti ~i de conditiile redox. Compu~ii pe bazi de piumb continuti in gazele de eppament, PbBrCI, PbBrOH, (PbO)?, sunt transformati rapid in compu~i insolubili ca PbO, Pb(OHh, PbCO, etc.

in ceea ce priveSte confinutul de cadmiu in plmhnturi, acesta in general este - 1 - 1

de 0,l - I .Omg.g , cu o medie de 0.62mg.g . Pimlnturile cu un continut ridicat de materie organic6 au de obicei $i concentratii mari de Cd. Cel mai important factor care afecteazi solubilitatea ~i mobilitatea cadmiului este pH-ul. Astfel in solurile acide cu pH-ul ridicat, precum pIimPnturile calcaroase,

Cd precipiti ca CdC03. Adsorbtia cadmiului este inf luenw de pH, capacitatea

ionici ~i constituentii plmintului. Ordinea de adsorbtie este urmitoarea: hidroxizi de A1 ~i Fe, haloisit > kaolinit, acid humic > montrnorillonit.

I pH, conditii redox, compozitia pPmAntului, microorganisme, ritdilcini, panza freatica 1

m: M-L = complex anorganic; M-0 = complex organic; M S = metal adsor;bit

Figurn 1.4. Reactia metalelor grele inpfimdnt.

in mai multe regiuni ale lumii se asistB la o acumulare sporitl de cadmiu in sol ~i in consecinfi3 la o crestere a cantitatii preluate de plante. S-a estimat cB la un continut de cadmiu al unui pBmlnt de 3 ppm Cd, plantde crescute pe ace1 teren sunt improprii alimentatiei. De exemplu, solurile din Elvetia sunt supuse la trei surse de contaminare:

I . emisiile atmosferice de cadmiu care rezulta in urma arderii com- bustibililor fosili, topirii metalelor, ~ncinerarii de~eurilor $i care au crescut de doua ori, crescand $i continutul de cadmiu in primii 30 cm de teren (de la 0.01 la 0.1 ppm),

2. scurgerile directe de noroi $i din de$euri menajere, 3. fertilizarea cu ingr&Bminte pe b a a de fosfati. Comportarea mercurului in pimint este influentat2 de: - volatilitatea mercurului elementar,

- iosritia mercurului liber in sol, - biometilarea mercuruiui care duce la producerea de compu~i toxici ~i

roarte volatili ca (CH3)2Hg. ?oncentmtia de rnercur in cele mai multe soluri este de ordinul a

- 1 .>:.2? - 3.06mg.g . in unele soluri organice concentratia poate s& atinga ?/! ;ngg". Contaminarea pamlntului cu mercur poate avea drept cauzIi : ? T G ~ L I C ~ R ~ de soda caustic& ~i folosirea compu$ilor pe bazH de mercur ca hs ic ide . >-dsorbtia mercurului depinde de forma sa chimici, de pH-ul solului, de ?rezenw aaltor cationi etc. Adsorbtia maxima se produce clnd solul contine cantiBti mari de argil.5 Siisau rnaterie organici. Dintre argile illitul adsoarbe inercurul ~nai bine decdt kaolinitui.

Pn p5mSnturi necontaminate concentratia de arsenic este de cca. 5 - !OmPmg.p'. Cele mai mici concentratii se gHsesc in phinturile nisipoase hivate dill granituri. Piminturile tratate cu pesticide pe b a d de arsenic pot

- 1 (rezentz concentratii de 600mg.g (600ppm). in conditiile de toxicitate

msnicui apwe ca ( A S O ~ ~ ~ . Capacitatea de adsorbtie este deterniinata de ::onczntrz.?ii! compu~ilor, de timp ~i de continutul solului in Fe - Mn. Samrile de arsenic sunt de 5 - 10 ori mai solubile d e d t tamrile de arsenat. Conditiile de d u c e r e CFBSC propoflia de As (Ill), forma sub care As este mult mai toxic. Silcteriile ilin sol pot accelera oxidarea arsenitului in arsenafi mai putini sohbili.

3.2.2. .%P%ECIEREA GRADULUZDE POLUARE A TERENURILOR

Dingnosticarea contaminarii unui masiv de pamlmlnt in general gi a unui teren ?n pai?icular, ca $i aprecierea gradului de poluare se pot realiza intr-o manierH -a~ id i ~i irnediatg pe baza preluirii ~i analizirii unor probe de pamint. fn timp ampirrsarnenteie se pot monitoriza in acela~i scop, rezultdnd o evolutie a sspectelor studiate.

Concentratia poluantilor existenti in probele prelevate din terenul de fundare i~ebuie si permit3 determinarea faptului c5 acestea sunt poluate. Trebuie yemsrcat ca, in timp ce despre apele potabile $i de suprafa@, ca $i despre aer, se iisp!ns de numeroase informatii, exist& date relativ purine referitoare la apele .;oirferane gi Pnai putine referitoare la de~euri ~i practic nimic despre paminturi.

in uneia @ri europene existi diverse norme care fixeaz54 criterii de apreciere ,:i arrrdului de contaminare a pamintului. Spre exemplu Directiva Comunitara 36i27SICEE din 12.09.1986 referitoare la folosirea noroaielor provenite din ,,ctsliiiie de dgurare a apelor, in agricultura fixead nivelurile wncentratiilor de n~elcie . p i e in aceste noroaie ca ~i in sol Tnainte de impri$tiere.

P.ce!easi '/alori sunt reluate cu mici diferenre de norma franced NF-U -i4..34!.

Este indicat5 aplicarea acestor limite pentru cazui simplei revalo?ificdr! :c agriculturl a noroaielor, ca $i pentru cel a1 imprl~tierii compostu!ui. ::

subproduselor industriale ~i chiar Fn cazul contaminirii pimdnturilor prin . . precipitatii sau ca urmare a aportului de-sedirnente mineraie provenite '!.;-:

cursurile de ap5. Aceastl directivs fixeazl intervale pentru valorile limi?8 8ie elementelor minerale depistate in sol, Fiecare stat mernbru avdnd latitudinea 2.: a retine o valoare in interiorul intervalelor propuse. .

in Olanda valorile limitative sunt valori orientative (adesea numite norme in limbaj curent) definite de Inrerim Soil Sanitation Act; Valorile sunt pre.., VcntEde in tabelul 1.3. Acest tabel fixeaz.5 limitele de contaminare a solurilor $i a aaeior subterane peste care existi3 contaminare (valoarea A), peste care apare nece:e,~3 investigarea (valoarea B) $i peste care sunt necesare lucrlri de decontarninsre (valoarea C).

Acest tabel este util in a defini dacl un amplasament este considerat pcluar. daci trebuie depoluat sau dacH a fost depoluat dupl lucriiri, valorile fixand Ec acelei timp.limhe 3i obiective.

Avantajele abordkii evaluirii gradului de contaminare prin fixarea de !imirt: in cadrul unui document, sunt:

- u~ur inp utilizirii at5t pentru diagnostic cdt $1 pentru obiecnivele tratamentului,

- valoarea sa executorie in momentul in care documenttt4 fist.: recunoscut,

- obiectivitatea sa aparenti care creeazl un cadru de actiune ornosen ceea ce este un atu in a convinge opinia publicl.

Cu toate acestea valorile nu au fost preluate ca norme in alte tlri chiar dac5 sunt deseori folosite in Europa $i in America de Nord. Ele prezinia patni inconveniente care le reduc semnificativ impactul:

- nu iau in seam5 starea naturali a terenului din care este prelevhtPP proba,

- nu iau in considerare utilizarea anterioarl a pHmimlntului, - lipsa legiturii directe a valorilor cu toxicitatea elementelor la care se

refea (neluarea in calcul En special a valentelor produselor), - absenp definirii caracteristicilor misuritorilor.

Urmare a acestui nivel al cuno~tinteior in domeniu pe plan european muiPi specialiyti considerii c i este necesari3 o abordare mai complexA ~i c l valnrijs limitative pentru aprecierea contamingrii unui pgmimlnt trebuie fixate de la .;a i:;n caz, in functie de:

- toxicitatea real5 a poluantilor, - specificitatea naturii terenului ~i stirii pimilnturilor, - vulnerabilitatea particulars a amplasamentului (existen@ unei phae

freatice),

- utilizarea ulterioarfi a terenului, - tehnicile de depoluare posibile.

Tabelui 1.3. Valori orientalivepenbu apreciereapoluGriipdmdnluiui ji a apei subterane

Cianuri (CN) (total

A - ~ i v e l de bazli; B - Necesitatea unui studiu; C - Necesifatea unei acfiuni de remediere;

in mod diferit, abordarea prin evaluarea riscurilor, dezvoltaa in Statele Unite, define~te calitatea unui amplasament in functie de riscurile toxicologice

asupra organismelor receptoare-p~in-transfer 3e poiuiir. iJsceas:a mciond ::

calcui moduriie ~i mijloaceie de transfer japa, serl vegetatie. animate), :a : :nodorile de absorbtie (inhalare. alimenratie) ~i iixeilzi ,vaiuri normalizazc.

Foarte satisfacitor in conceptie, aces: :nod cie aboraare are iimirc ic: spl icare:

- metoda este scumpi3 ~i necesita un consum mzre de timp, - prezinti dificulthti in a stabili Qn model fisbi!. din cauza cornp?exli;>+

;:,;smelor studiate $i nerecunoqterii unui numir suficient de fact%;. Din 1985, in cadrul Organizatiei Internationale de Normalizare, a lust riin?A

o noui comisie tehnicsi (TC 190), in paralel cu TC 147 (calitatea apei) ~i TC 146 (calitatea aeruiui). Aceasti comisie se ocupa 2u Notmalizarea in domeniici Culit6tii Pdmanrurilor, includnd intre preocupHriie sale clasificarea, terminologia, prelevarea de probe, metode de anaiizi ~i prelucrare a datelor. E3 este EmpLfliti in Vase subcornisii: - subcomisia I tratead terrninoiogia, ciasificarca soluriior, codificarea lor ;i

evaluarea criteriilor. - subcomisia 2 este EnsircinatB cu ansamblui problemelor legate de :xeiz3-

varea de probe (strategie de preievare. iehnica de preievare -i :: conservam a probelor),

- subcomisia 3 se interesead de ansamblul probelor de analid chimic8 :+ p5mBnturilor ca ~i de anumite caracteristici fizico-chimice ca ~i pH-il?_ conductivitatea electrick capacitatea de schimb (C.E.C.),

- subcomisia 4 rispunde de efectul calititii soiurilor asupra functionHrii sistemelor biologice (biodegradabilitatea poll~antilor i n sol, efecte c c + toxicologice),

- subcomisia 5 trateazi caracteristicile fizice ale pim5nturilor (densizatea aparenti, granulometrie, stabiiitate stmcturali), I= ji metodele de Ioazii- zare a eventualelor surse de contaminare (implantarea de piezometrie),

- subcomisia 6 define~te metoda de dozare a radioactivititii in sol. in cadrul Societitii Internationale de Mecanica Pimanturilor ~i Inginenn,

Geotehnici functioneaza Comitetui Tehnic TC5 pe probleme referitoare fa Geotehnicu Mediului organizat pe urmitoarele subcomisii: - subcomisin I trateazi sisteme de monitorizare a poluantilor, - subcomisia 2 se ocupi cu studierea metodelor modelirilor si monitori&,-

rilor transportului poluantilor, - subcomis~a 3 analizeazi stabilitatea de~eurilor prin clasificarea si idearlfi-

carea acestora precum yi prin studierea capacititii Qortante gi sxabiiirEtit depozitelor de de~euri soiide,

. . - subcomisia 4 tratead un domeniu vast: depozide controiate ae dsseun, Lr::

punct de vedere a1 proiectarii sistemelor de etanSare ~i d.renaj, - subcomisia 5 se ocupFi de reintroducerea in circuital natural a :e%nuriinr

contaminate (proiectare, constructie $i management), - subcomzsia 6 evalueazi impactul asupra mediului produs de materialele

provenite din dragaje, - subcomisia 7 trateazi impactul materialelor de constructie netradirionale

asupra mediului, - subcomisia 8 studiazi comportarea pe termen lung a depozitelor inclusiv

evaluarea riscului, - subcomisia 9 analizeazi comportarea urnpluturilor sub incHrcIiri exceptio-

nale prin luarea in considerare a unor diverse combinatii posibile.

1.2. TIPURI DE DESEURI

1.2.1 NOTZUNEA DE DETEU

Notiunea de de~eu, foarte uzitati in ultima perioada in diferite domenii ale activit@ii umane, conform unghiului din care este abordati problems, poate ti definiti in mai multe moduri.

lati numai c5teva definitii exemplificatoare: - Se numevte DEJEU: - partea din materia primi sau din material, care este TnlSturatH In

decursul procesului tehnologic de realizare a unui produs $i care nu poate f i direct valorificati pentru realizarea acelui produs (Dictionarul limbii romane, 1964);

- partea care riimine dintr-un material i n decursul prelucririi $i care nu mai poate fi folosita pentru acea prelucrare (Dictionarul limbii romlne modeme, 1958);

- r&n@i@ de la fabricarea sau de la prelucrarea unui material, a unor obiecte etc. care nu mai poate fi valorificat2 pentru aceea~i prelucrare (Dictionarul de neologisme, 1461);

- mic~orare in calitate sau in valoare; ceea ce este pierdut in folosirea unei materii (Petit LAROUSSE (lustre, Dictionar francez LAROUSSE, 1977).

- AR.1 din legea francezi din 15 iulie 1975 privind eliminarea deaeurilor ~i recuperarea materialelor define~te un DESEU ca:

- orice reziduu a1 unui proces de productie, de transformare sau de utilizare, orice substan$, material, produs sau mai general, orice bun mobil abandonat dau a1 cami detinator il destineazA piriisirii;

- o definitie mai global5 ar fi: un DESEU este materialul care nu mai are nici o valoare intr-un circuit economic dat - deci intr-un tip anume de societate.

Pornind de la aceste definitii. ca ~i altele existente, notiunea de DEJEUeste practic unanim acceptati ca aceea a unui element inutil societatii, dar care, stocat vi'eventual tratat, prin aportul unor activititi de tip ingineresc - ecologic,

poate fi reintrodus in circuitul economic redevenind un produs util. Crevterea spectaculoasi a preocupkrilor in acest domeniu se datoreaa pe de

o parte cregterii m o m e a canriti{ilor de de$euri cit $i conditiilor foarte restrictive impuse de situarea acestor de~euri in mediu ~i mai ales prin raport cu masivele de pamint pentru evitarea oricjror polukri.

1.2.2 CLASIFICAREA DESEURlLOR

& scopul creerii "nor posibilititi de valorificare a acestor produse, pe plan national ~i international au apirut diferite tendinte de clasificare a degeurilor, clasific%ri pe baza cZrora in continuare s-au Wcut noi clasificiri qi departajiri tinind cont ~i de diversele solutii constructiv - inginere~ti de stocare $i tratare a deqeurilor.

Criteriile de clasificare tin cont fie de provenienta materialelor: fie de starea lor, fie de diferite proprietiti ale acestora.

Spre exemplu, dupi legislatia francezi existi doui mari categorii de degeuri: - deseuri urbane a ciror mare majoritate o constituie gunoaiele

menaj ere; - de~euri indusniale, care la rindul lor se subdivid in trei mari clase:

- de~euri inerte (a ciror productie atinge de exemplu in Franta anual 100 milioane tone) ~i care sunt constituite mai ales din de~euri minerale diverse provenind din activititi extractive;

- deqeuri banale, asimilabile gunoaielor inenajere $i putlnd ti tratate la fel ca acestea (productie anuali h Franta este de ordinul a 30 milioane de tone);

- deseuri speciaie, caracteristice activitztii industriale - con- tinPnd elemente nocive in concentratii mai mult sau mai putin mari; acestea prezintic anumite riscuri pentru mediul inconjuritor $i eliminarea lor trebuie s i tie asiguratl cu precautii deosebite (in Franta se produc aproape 18 milioane tone).

Dintre aceste deyeuri trebuie evidentiate dqeurile toxice periculoase a ckmr eliminare trebuie s l faci obiectul unui control specific ca urmare a concentratiei importante a elementelor nocive (productia lor anuali in Franp este de cca. 2 milioane tonelan).

Clasificirile traditionale din literatura de specialitate cu separarea in de~euri INERTE, BANALE (gunoaie menajere), ASIMKABILE (gunoaielor menajere) ~i INDUSTRlALE (BANALE ~i SPECIAL0 prezinta desigur interes pe plan economic $i practic, dar atunci clnd se vorbevte de deseuri qi evolutia lor, apare necesitatea de a cunoa$te natura qi proprietatile lor. Cu atit mai mult o clasrpcare juridic; nu poate rezista la o analizi $tiintificl a problemei, care implici ~i modurile de depozitare a lor ca $ i viitorul lor. Existi ~i alte tipuri de clasificiri:

- C!as<?;c:z. ,VL: duw! .?J8 TUAW CIUIWIC,$ I . u'egezvi c:! iai.ac,'ri flirzerni (metalice sau nemetalice): moloz, de~euri de

renclrlsr2. pillberi iiiferire, cutii de conserve, hlrtie, aluminiu, nimoluri, , .,

noroa!e :;!n iwtamente de suprafat%, resturi de la filtriri, de~euri de sticlZ etc.

2. deqeuri cr; i:a?rrcrer organic care se pot impWi in doui mari categorii: a/ Afarerii biodegradabije;

i ) vauid. deseuri casnice. agricole sau agro-alimentare de ~rigine animals sau vegetal8 (carnuri grase, materii stemide, legume, ierburi, resturi de zarmvat etc.)

ii) mai ien~: carton, lemn rnasiv, hidrocarburi etc. 8 .i/iaterii o:ganice nebion'egradabile: ,materiale plastice,

I-auciucuri etc. $i in general mare parte din de~eurile sintetice ~ i e indmtriei chimice organice care sunt constituite din inolecuie ce nu apartin iegnului organic natural.

- Clasificci.ea dgod PROPRIETATILE FIZICO-CHIMICE in afara ?~ogrielatiior inerente naturii lor chimice (biodegradabile de

zxemplu) de~euriie nu $i caracteristici Gzice ~i chimice cu un rol important i n evolutia lor ca:

. - Starea fizicZ: solide, iichide, pastoase, gazoase. - Soiubilitarea. - Siructura dimensionai8. - Slabiiitatea chimica. - hlalura grupiriior functionale. - Csracteristicile toxice sau ecotoxice.

- C:as~?;cartu dupd GRADUL UE COMPLEXITATE &)e~euriie p! s& se prezinte sub forma unei matrice cu o dispersie de

moiecuie organice si invers: nisip de tumStoGe, niimoluri de la tibicarii, catalizatori ijidustriali, gudroane acide, ambaiaje de lapte y i biuturi, namoluri 3e vovseie -:c.

CiteodatB ieaeurile se prezinti la tratare ca un amestec complex ( ~ i cu totul arbitrar) de diverse deqeuri: pubelele de gunoi public sunt ilustrative.

Pentru nevoiie specifice de inventariere sectorial8 a de~eurilor (pe ramuri de sctivitate sali pe regiuni geogratice) se folosesc ~i alte clasiticiri bazate pe:

- !nodul de producere; - iamiliile chimice; - sectoarele de activiiate; - - zradul de toxicitate; - iiumai srarea fizici.

in Germaoia, Societatea Germana de Geotehnici yi Fundatii (DGEG) prin Cercui de Lucru nr. i ! (Halde j i Poluanti - GDA) a clasificat reziduurile

poluante in urmBtoarele categorii: - PHmlnt rezultat din decoperte ori alte lucrllri terasiere, - Moloz, - Gunoi menajer, - PHmlnturi contaminate, - Reziduuri de la centrale electrice, - Cenuvi rezultate din arderea gunoaielor, - Steril rezultat de la extracria ~i prelucrarea carbunelui, - Slamuri industriale, - Reziduuri provenite din industria chimici.

fn normele germane se aratH c l o atentie specials trebuie acordati reziduurilor industriale ce pot fi clzsificate numai dupa cercetiri nsupra compoziti&i lor chimice, a reactiilor potentiale de descompunere in conditii anticipate, precum $i a proprietitiior fizice, chimice ~i biochimice pe care le au, ceea ce denota o abordare a problemei in acela~i mod ca gi cercetitorii francezi.

in conformitate cu standardul romlnesc SR 13330196 sunt definite astfel urmitoarele categorii de de~euri:

- Dqeu asimilabil cu cel menajer: Deveu provenit din industrie, din come& din.sectorul public sau administrativ, care prezints compozitie $i proprietsti simiiare cu de~eurile menajere $i care este colectat, transportat, prelucrat $i depozitat impreunH cu acesta,

- De~eu de la construcfii: De~eu solid (zidirie, moloz, material lemnos, metale, etc.) provenit de la constructii noi, de la demolarea sau reconstructia clRdirilor existente $i/sau de la alte structuri de constructii,

- De$eu fermentabil (deqeu biogen): De$eu cu continut ridicat de substante organice, utilizat in special la prepararea compostului,

- Depu inert: De$eu care nu sufer.6 nici o transformare fizicii, chimid ssu biologica se~nnificativ&

- Deqeu menajer: Degeu provenit din activitati casnice sau asimilabile cu acestea ~i care poate fi preluat cu sistemele de precolectare curente din localitlti,

- Deqeu periculos: De~eu toxic, inflamabil. exploziv, infecfios, coroziv, radioactiv sau de alts naturs, care data nu este gestionat corespunator afecteazi echilibrul ecosistemelor,

- De,seu stradal: De$eu specific cHilor de circulatie publics, provenit din activitatea botidianfi a populatiei, de la spatii verzi, de la animale, din depunerea de substan@ solids din atmosferk etc.

- Deqeu urban: Depu de orice naturi ~i de orice provenienfii, (menajer, asimilabil cu cel menajer, comercial etc.) care se produce ~i se gestioneazii in intravilanul unei localit2ti urbane,

- Deqeu voluminos: De$eu solid de dimensiuni mari care nu poate fi

@uat cu sistemele obi~nuite de precolectare sau colectare din incalitati.

13 rissificare geotehnici a diferitelor tipuri de de~euri este prezentati in .*c,;,.: . .*LV,I*I ! .Q.

:"ebeiannd P.4. Clasijicarea principalelor tipuri de dejeuri in conformirare cu recomand8rile rehnice CLR [I9931

i :ezultat a1 decopertarii suprafetelor de / .iten 1n vederea realiarii patului caii 1 - deveuri vegetale

, -~ -

1 Pamant asimilat eu de$eu ! ! ! - 74intlnt excavat S i a m u r i industriale I - material de decopertare (pietri? $i nisip

Alte materiale asimilabile ca deseuri

- deveuri solide orayenqti - deaeuri mari (voluminoase)

1 de rulare) I I - xziduuri de incinerare (zgurtl, praf, I ;cnu$, etc.) 1 - !?oloz sGr8mituri

in concluzie se pare c2 o ciasiticare unici a deyeurilor este o problemi .;.>mpisxl ~i c i oricare tip de clasificare nu d l declt un rapuns paqial pentru ,

:,znsambiui problemelor.

- de~euri rezultate din activitgti de const~c+e

- bolovani, blocuri

, .- noroi rezultat din canalizare (ape 1 menajere) L

12:. CAMCTERISTICI FIZICO - MECANICE ALE DEJEURILOR

- deseuri rezultate in urma mta- mentelor mecanice ~i biologice aplicate insa$i deveurilor

\;>gsilrile pe ansamblu reprezinta o multitudine de substante aflate in x c ~ q i i diferite ~i ce reprezinti riscuri diferite de contaminare a mediului.

.it,& pentru buna lor controlare ~i punere in opes dar $i avlnd in vedere ,~rcpsiet%tile lor fizico - mecanice diferite, deveurile trebuie, ?n prealabil punerii 1 3 ~ 131 oped, sortate. Avlnd in vedere c i majoritatea deyeurilor solide in f d :ii,ilirl8 sau dupl prelucrare se prezintz ca materiale cu dimensiuni de ordinul csior corespunz&toare phunlnturilor, pentru studierealor se folosesc metode din -7 . . ~ e n i o i ., geotehnicii, cu definirea $i calcularea unor indici vi parametri de ,zszmenea preluati din geotehnica.

Din punct de vedere al gabaritului de~euriie menajere pot fi clasiticate ca in ~tinifil 1.5 [TC5 Report, 19971 iar de~eurile industriale pot fi caracterizate prin -:?:;b- granulometrice care indicl distributia pe dimensiuni a particulelor solide --, $11 'igura 1.5.

Seatistic, din literatura de specialitate [TC5 Report, 19971 pentru diferite .:d$seuri s-au stabilit, cu caracter orientativ, o serie de valori pentru unele

geotehnice, prezentate in tabelul 1.6.

Figura 1.5. Curbe grnnulomelrice pentru diverse de~euri solide

TabelulB.5. Clasificarea qi idenrijicarea deqeurilor

MATERlALULUl

dimensiunea 0 (granule) dirnensiunea I (fibt2) dimensiunea 2 (foip) dimensiunea 3 (cutie) -

Tnbeiul1.6. Exemple de valori pentru caracteristici georehnice ale deqeurilor solide

oioaie din staTii dc

Reziduuri ale proceselor

CantitHtile de deqeuri prezints. de la an la an, evolutii ingrijorfitoare atPt pe plan mondial c i t ~i national.

Pentru exemplificare in rabelul 1.7. sunt prezenraie pe tipuri d e d e ~ e u r ~ cantititile aferente anilor 1980. 1982 din Gennania.

funingine. zguri

- 1980 5922 1 1 8l34

'

- 1982 11072 Oeseuri lnetalurgice (~panuri. zguri I I

6449 ;: - I980 - 1982 5390

Oxizi. hidroxizi. saruri. de$euri radioactive. deqeuri spr- 1 /

-. - Acizi. baze. de~euri chi- mtce de laborator, de- tergenli etc.

- 1980 - 1982

7522 6404

8 6

21 18

7477 6362

2 12

Uleiuri rni- nerale, noroaie de hidrocarburi. i

Tabeiul I .8 cuprinde date referitoare la degeurile solide din Portul Constanta la nivelul anului 1994 [Ciortan, 19951.

Din volumul total de de~euri solide (50000 tonelan) s-a preconizat tratarea lor astfel: 13%'pentru incinerat; 28% pentru reciclat; 54% pentru umpluturi gi 5% impiedicate a se forma.

Pentru evaluarea Fn perspectivH a cantitHtii de deqeuri a fost stabilita o corelatie cu volumul de trafic. A rezultat un raport intre cantitatea de de~euri solide ~i traficul de mirfuri de 0,25%.

in viitor. prin recuperarea ~i reciclarea de~eurilor de metal, lemn gi hlrtie se preconizeazi diminuarea cantitstii de de~euri depuse la cca 35000 tonelan, adici o reducere la 0.175% a cantitatii de deqeuri solide din cantitatea totala corespunzitoare traficului.

cartoane - 1980 - 1982

Deseuri organice speciale

- 1980 - 1982

Materiaie sintctice, gurne, mate- rink textile , - 1980

- 1982

!456 1135

9817 9837

l I74 1039

17 6

4 27

0 0

0 0

53 51

9 1 1

1436 1125

8990 9139

1134 1006

2 1

747 600

25 16

1 2

24 2 1

6 5

Tabelulf.8. Dejeuri solide Port Consran{o (1991) -- -. - -- I Tip de dqe~iri - CallIi!alr 1%) I

1.3 PRINCIF'II DE SISTEMATIZARE A PROPRIET~TILOR GEOTEHNICE ALE DESEURILOR SOLIDE $1 ALE

, ~RENURILOR PE CARE SE DEPOZITEAZA 1.3.1 NECESITATEA UNEI METODOLOGII COMUNE DE

STUDIERE A TERENURILOR DE FUNDARE $I DE$EURILOR SOLIDE

Cre~terea continua a volumului lucririlor provenite din acumul2ri de materiale locale de diferite provenienp ( d e ~ u r i solide) gi exigentele sporite fa@ de comportarea masivelor obtinute ca ~i protectia terenului de fundare au impus elaborarea unui sistem ~tiintific comun de caracterizare a alcatuirii ~i starii acestor materiale, pe baza unor parametri caracteristici cu semnificatii similare indiferent de materialul analizat.

La baza unei astfel de actiuni desfigurata in UTCB (Catedra de GeotehnicH ~i ~undatii) a stat crearea unui sistem automatizat de prelucrare, stocare gi reutilizae a informatiilor geotehnice in vederea obtinerii unor parametri veridici care sH fie utilizati in proiectare [Andrei, 19801.

Sistemul de prelucrare, stocare $i reutilizare a informatiilor a urmirit sH permil punerea in evidene $i urmirirea variatiilor de volum ale umpluturilor de materiale reziduale ca $i a pBmlnturilor, care, dupB cum se $tie, g e n e r e d diferente de tasare urmate de regula de aparitia unor solicitiri suplimentare in structuri, ce conduc, in numeroase cazuri la aparitia unor degradgri.

in e!sborarer sisteiilltlui s-a c&utat ca acesta s i fie bazat pe elemente folosite de multB vreme la caracterizarea pamlnturilor, facilitsndu-se in acest fel valorificarea experientei trecute, elemente simple ce pot fi determinate in laboratoarele curente pentru a putea cspcpiita astfel o largli aplicare.

Caracterizarea materialelor (de~euri $i psmsnturi) trebuie sH pennita: - identificarea rapids a tipului de material, - sisternatizarea ~i stocarea informatiilor in vedereareutiiidrii ulterioare, - sesizarea semnificatiei diferitilor indici geotehnici pi stabilirea de

corelatii intre divergi parametrii ce c a r a c t e r j z e ~ comportarea materialului (de exemplu studiul influenlei stsrii asupra indicilor de proiectare),

Metale 1 6 Hbrtie, lemn 14

- stabilirea de analogii intre diferite tipuri de materiale pentru a putea prognoza comportarea materialului sub actiunea diferitilor factori naturali sau artificiali,

- stabilirea dorneniilor de aplicare a diferitelor procedee tehnologice de tratare a materialelor (compactare, stabilizare, etc.'j~

Beneficiind de o bogati experien9 Fn domeniul pimdnturilor $i de sistemul de caracterizare bazat pe amprents $i diagram2 de stare pmpus $i utilizat i n domeniul geotehnic [Andrei S., 19801 se consideri c i aceasta poate fi extins2 ~i pentru studierea, sistematizarea $i stocarea proprietitilor fizice q i mecanice ale de~eurilor solide [Andrei, Manea. Jianu, 19981.

1.3.2. PREZENTAREA METODOLOCIEI DE CARACTERIZARE A MATERIALELOR .yI SISTEMATIZARE A INFoRMATIILOR GEOTEHNICE BAZATE PE AMPRENTE $I DIAGRAME DE STARE

1.3.2.1 Amprenta de tip A

Amprenta A (figura 1.6) este o f iguri geometrici construitX intr-un sistern de patru axe coordonate, prin reunirea abacei de plasticitate (diagrams Casagrande) reprezentati i n cadranul I $i a curbei de granulozitate reprezentati in cadranul 111.

Pe axa absciselor pozitive se prezinti lilnita superioari de plasticitate (w,.), iar pe axa ordollatelor pozitive. valorile indicelui de plasticitate (Ip).

in cadranul 1 se reprezints punctul PI de coordonare w,, i 11,. i n acest cadran

se traseazl dreptele A (ecua~ia ip = 0,75 (wp - 20) $i B (,ecuatie wl* = 50%) ce dau posibilitatea stabilirii domeniilor corespunzstoare materialelor cu granulatie f ini.

in cadranill Ill granulozitatea rnaterialului se reprezinti prin curba sa granulornetrici i n s i in pozitie ro t i t l cu 90° i n sens invers acelor ceasornicului.

Astfel, pe axa absciselor negative, xd , sunt marcate procentajele corespunzitoare diarnetrelor echivalente (d), iar pe axa ordonatelor, la scar8 logaritmici, diametrele.

DatoritH impreciziilor ce apar Pn trasarea curbei granulometrice i n pofliunile de la capete, pentru trasarea arnprentei in cadranul Ill se retine numai portiunea

cuprinsi intre procentajele de 10% ~i 90%, limitati de punctele P; ~i PW I n cazul argilelor ~i prafurilor amprenta va fi l imitat i de orizontala

corespunzitoare diametrului echivalent d = 2 prn (punctul Pj), limita anali- zelor prin sedirnentare i n laboratoarele obi~nuite. i n cadranul II se reprezinta punctul P2 avlnd abscisa egali cu procentajul particulelor cu diarnetrul mai mic ca2 pm (0,002 m n ~ ) ~i ordonata egala cu indicele de plasticitate.

Cadranul II fiind separat prin drepte de egal indici de activitate (IA = const.), punctui P? indica direct Jndicele de activitate al p5mPntului respectiv.

in cadranul !V se reprezinta punctul Pq de abscis5 w~ $i avPnd ordonata corespunziltoare procentajului de 10% din curba granulometrica sau cea corespunzHtoare diametruiui echivalent de 2 pm.

Prin unirea pu~ictelor P I , P?, Pgo , Pq se obtine o figur8 geometric8 - amprent8 - cu 5 laturi din care una, cea corespunz2toare curbei granulometrice, este curbi. Forma si dimensiunea amprentei A caracterizeazl pHmdntul considerat.

in c m l pamdnturiior nepiastice ( w ~ = 0 yi Ip = 0) punctele PI gi P2 se

confund5 cu originea 0, iar punctul Pq este situat chiar pe ax5, amprenta iimitindu-se doar la cadranul Ill.

Pentru a faciiita interpretarea amprentei, pe diagram8 se traseazit un cerc de referint8, avlnd centrul in originea axelor de coordonate ~i razi egal5 cu 50%.

Pentru a obtine garantia ilnor amprente identice pentru acela~i p2mlnt trebuie precizat raportul dinrre scara absciselor pozitive ~i scHrile celorlalte axe. Se recornand8 alegerea raportului astfel incst la log10 = 1 pe axa ordonatelor negative corespund 50% pe celelalte axe.

Pentru uyl~rinta stabiiirii de analogii cu alte tipuri de materiale utilizate s-a definit un indice denurnit aria relativd a amprentei: A, [Andrei S., Manea, S., Jianu, L.,1996].

Aria relaiivs a a~nprentei se define~te ca raportul intre aria A cuprins5 in interiorul amprentei A ~i cea a unui cerc de referin* A0

A, = AIAo

Acest indice A, ofera posibilitatea ~i avantajul de a taracteriza natura phmintului cu ajutorul unui singur numar. Vaioarea acestui numar este cu atAt mai mare cu d t p&rn&ntul este inai fin $i are plasticitate mai mare, cu alte cuvinte cu cit interactiunea dintre schelet $i apa din pori este mai intens5 (valori reduse pozitive sau chiar negative pentru bolov5ni~ $i pietri~, valori subunitare pentru nisipuri, 2 - 3 pentru prafuri $i pentru argile pr8foase $i peste 4 pentru argile, mergdnd pen8 la 40 sau peste pentru montmorillonit).

Apropierea valorilor A, a doua pEiminturi (Ai $i A*) poate ti exprimatft cu

ajutorul unui coeficient de analogie A,.

A, t ''1, A,, =

2 A,. - A , j in general se considers cH dac8 A, > 10 exist& premisa ca Si comportarea

materialului s8 fie simiiar8.

13.2.2. Exemple de utilizare a amprentei

Din interpretarea formei $i dimensiunilor amprentei din figura 1.6, rezultii. - Din cadranul 111 pimlntul studiat este un nisip argilos, pozitia punctului

PI indici Encadrarea in clasa argilB slabii. - Pozitia punctului P2 aratB cZ: in ceea ce privege activitatea, este un

pimint foarte putin activ, ceea ce rezult5 $i din suprafata destul de mica a amprentei.

Reprezentlnd pe aceia~i diagram& criteriile diferitelor sisteme internationale pentru clasificarea pimlnturilor rezulti aceea~i czracterizare pentru pHmlntu1 studiat.

Astfel sunt marcate limitele de separatie a claselor de pimdnturi indicate de: STAS 1243-83. Teren de fundare. Clasificarea gi identificarea p8mimdnturilor. (figura 1.6) $i Sistemul unificat de clasificare (figura 1.7) preconizat de Societatea American5 pentru fncercarea Materialeior (ASTM-D-2487).

RezultH deci faptul c i amprenta care reflect& imediat apartenen& pimantului studiat la o anumita clasi, nu este legati de niciunul din sistemele de clasificare.

Cu ajutorul amprentei se poate obtine o prima apreciere asuprd moda l i~ i lo r de imbun2titire a pim&ntului studiat.

in figurile 1.8, 1.9 $i 1.10 sunt prezentate amprente pentru diferite depuri industriale (cenusi sau reziduuri din minerit) urin raDort cu materiale , . pHmPntoase cu granulatii apropiate. in figura 1.1 1 este evidentiatk modificarea amprentei unui p&nun&t ca urmare a amestecului cu diferite propoqii de cenug.

13.23. Concluzii asnpra utilitstii folosirii amprentelor

Folosirea amprentelor prezinti urmloarele avantaje in raport cu sistemele clasice de caracterizare a pimlnturilor: - reunevte Entr-o singurH imagine expresivi principalele informatii privind

alcituirea pimanturilor (distributia pe dimensiuni a particulelor $i a golurilor dintre ele, plasticitatea ~i activitatea pkmlnturilor, compozitia chimici seu rnineralogici),

- nu face ape1 la criterii arbitrare de clasificare, dar permite, prin suprapunere peste diagrame pe care sunt reprezentate domeniile corespunzHtoare diferitelor clase din transpunerea fiecirui sistem de clasificare (exempiu: STAS 1242-73 SNIP 11-15-7% Sistemul Unificat ASTM, AASHO, FFA etc.) s i se cunoasc2 care este ~ I a s a in care se incadreaza pamintul considerat,

- permite estimarea pericolului manifestirii unor fenomene nefavorabile (inghet, lichefiere sau infestare cu reziduuri) sau a aplicabiliatii diferitelor procedee de irnbun2titire a pimantului considerat,

f d

SISTEMUL UNIFICAT OE CLASIFICARE AMERICAN IASTMD-24871

Figurn I. 7. Reprezenlarea in amprenld a Sistrmul~~i Unificat de Clas@care American.

32

Figura 1.8 $i 1.9. Arnprente peiIbU difrife de~euri indusrriale prin raporr cu mnreriale pcimrinronse cu granu1a;ii dijerite.

Figura 1.10 ,si 1.11. Amprente pentru diferite deseuri industriale prin raport cu materiale pdmdntoase cu gramla{ii diferite.

- permite identificarea rapidi a materialuiui studiat ~i stabilirea de aserniniri cu alte ~nateriale studiate anterior $i a ciror comportare este mai bine cunoscut8; in felul acesta este facilitata ac!iunea de cunoaStere aprofundati a tipurilor de piminturi caracteristice unui anume teritoriu, raionarea geotehnici, stabilirea de corelatii ~i prognozarea comportirii noilor plminturi intllnite,

- faci l i tea reprezentarea ~i studierea sistemelor mixte alcrituite din pamint ~i alte materiale,

- permite reprezentarea i n diagrama de alcituire a unor coreiatii ce leagl parametrii cuprinqi in axe cu alti parametrii utili (ex. corelatiile pentru argile senzitive, corelaria dinhe diametrul efectiv qi penneabilitate).

1.3.2.4. Diagrama d e stare

Diagrama de stare este un sistem de reprezentare ce are in abscia umiditatea w, iar in ordonat8 volumul specific (volumul corespunzator la IOOg faza solidi), sistem elaborat $i folosit la inceput de Norton (1952) $i Terracina (1955).

Fatri de sistemul atit de utilizat a1 lui Proctor (1933) (w, pd). diagrama de

stare (w, V=lOO/pd) prezinti o serie de avantaje datorate in principal posibilititii de a urmiri direct variatiile de volum, respectiv modificarea stgrii de indesare a unui piment in raport cu starea de umiditate in timpul diferitelor solicitiri mecanice, termice, hidrice. Totodate, faptul ca in diagrama de stare majoritatea indicilor curent folositi pentru a exprima starea de umiditate ~i indesare apar sub forma unor familii de drepte (in reprezentare Proctor familii de hiperbole - echilatere), permite re-prezentarea $i citirea directa fa calcuie a eventualelor modificiri a acestor indici (figura 1.12).

.re0

Figvra 1.12. Diagrama de stare.

1.3.2.5. Concluzii asupra utilitHtii folosirii diagramei de stare

Polosirea diagramei de stare (w, V) prezinti urmitoarele avantaje in rapon

cu alte sisteme de reprezentare a starii, de pildi sistemul Proctor (w, pd),

diagrama temar5 Kezdi (v, s, V ) :

- permite urmirirea simultani a modificarii stirii de umiditate $ i indesare (volumul V) ~i ca atare este convenabili pentru studierea pimlnturilor in stare nesaturati cind nu mai existi o corespondenti SiunivocB intre umiditate (w) $ i indesa~a

(V sau pd ), - majoritatea curbelor de egal indice (grad de umiditate S , ,

indicele porilor e. masa volumici p, umiditatea volumici 8, egali variafie de volum AVIV) devin linii drepte $i ca atare se faciliteazz reprezentarea numai a domeniului care intereseazi,

- permite reprezentarea curbelor de contractie - umflare (w, V) ~i stabilirea coeficientului de compresiune a care indici misura in care o solicitare exterioari este preluati de apa din pori,

- permit reprezentarea domeniilor de existenti specifice diferitelor pitmlnturi in stare naturali ca $i a ~noditicirilor de stare datorate solicitBrilor mecanice sau hidrice; de pildB reprezentarea in diagrama de stare a unor incerceri edometrice duble sau triple, permite trasarea unor curbe de echilibru a1 ssrii pentru diferite presiuni normale (8, V. p = constant) ~i pe aceasti baza prognozarea, prin interpolare, a modificirilor de stare - drumuri de stare - aferente altor conditii deciit cele incercate,

- facilitea3 reprezentarea sugestivit a semniticatiei diferitilor indici sau criterii geotehnice, utilizati pentru sesizarea unor comportiri specifice (exemplu: pimanturi sensibile la umezire sau pitminturi capabila de nmtl5ri $I contracrii mari),

- permit reprezentarea curbelor de egali indici hidrici (sucfiune

h, hidro-conductivitate k,), termici (conductivitate h) sau

mecanici (rezistenti la intindere r, sau compresiune o,, modulul de deformatie edometric E, coeziune ~i frecare interni c, ; indicele portant californian) punibdu-se astfel in evidenp ponderea pe care o au modificirile stirii de umiditate (Aw) sau de indesare (AV) asupra acestor parametri,

- permit reprezentarea curbelor de echilibru a stirii pentru

diferite presiuni normale (w, V; p = constanti in iirnpui forfeclrii $i pe aceasta baza ~nodif iclr i lor de volum (dilaian@i sau contractane) aferente procesului,

- faciliteadi reprezentarea i-ezultatelor incercfiriior de compactare i n laborator sau pe teren. folosind diferite utilaje sau energii de compactare, aflarea conditiiioc de indesare optima ca ~i stabilirea anumitor corelaiii intre parametrii ce conditioneazl procesul.

13.3 APLZCATZZALE METODOLOGZEI DE SISTEMA TZZARE $1 STOCARE A ZNFORMATZILOR GEOTEWNICE

A$a.cum s-a ar5tat i n $ 1 . I . 1 diveqi poluanti pot afecta terenurile de fuudare alcituite din diferite tipuri de p&mlnturi,prin conraminare cu dzferite .rubstante care genereaza schimblri de ioni in compozitia acestor pim8nturi. cu influente ulterioare in comportamer~tul lor fizic $i mecanic.

Studiindu-se modifie6r;ie de aniprenrci daforate schimbdrii ionilor din complexul de adsorbtie (figura 1.13) s-au remarcat variatii i n domeniul modificsrii pla'sticit3.tilor si ~ n a i putin a granu!ozit5tii, $i ca atare i n dimensiunile amprentelor.

i n concluzie se poate aprecia cH fonna $i dimensiunile amprentelor reflect5 fidel modific5rile intervenite in natura plmlnturilor.

Compactaren reprezinti unul din cele mai vecl~i procedee de imbun5titire a pimlnturilor imperios necesar a fi aplicat la terenurile de fundare pentru depozite de de~euri.

Reprezentarea curbelor de compactare in diagrama de stare este foarte sugestiv2 punlnd i n evident& starea de indesare maxim5 ce se poate obtine la umiditatea optim8, dup5 cum se remarci in figura 1.14.

Sistemul preconizat se dovedeqte util ~i atunci clnd este vorba de urntririrea efecte!cr d.Wte2or metode de stabilizare a ph in tu r i l o r prin amestec cu var, ciment sau cenuyi de termocentrale.

i n ligura 1 . I5 se remarc5 modificarea amprentelor prin amestec cu procente diferite de cenuyi, iar i n figura 1 .I6 se aratll modificarea umidiratii optime de compactare a acestor amestecuri.

0 problem2 care intereseazg proiectarea lucrarilor din pamint este aceea a paromerrilor rezistentei l a forfeecare. in cazul p5mlnturilor nesaturate care constituie terenurile de fundare, aceqti parametri sunt foarte .rnult influentati de natura $i starea materialelor, a$a cum se reflect5 in figura !. 17.

.*'igldra 1.13. Modijctri ale amprentei prin schimbarea ionilor din complaul de adsorbfie.

Figura 1.14. Curbe de compactare pentru pdmdnntri argiloase in diagrama de stare.

Figuro I. 15. Modifrdri ale arnprentei prin arnestecul pdmdntului cu cenuf fi.

40

FIgura 1.16. Reprezentarea in diagrama de stare a modificarii urniditrlgii optime de cornpactare prin amestecuipdmdntului cu procenfe diferite de cent@

Figurn 1.1 7. Variwa parametrilor rerislenei la forjkare cu starea de umiditate ~i starea de indesare a piimdnturilor.

DEPOZITE PENTRU DESEUWE SOLIDE 2.1. TIPUN DE DEPOZITE DE DESEURI SOLIDE

2.1.1. ASPECTE GENERALE

Depozitul de de~euri - intr-o incercare de definitie; poate fi privit ca un ultim inel indispensabil din ciclul materiei in activitatea umanfi (fig. 2.1).

PRDDUSE FINITE PRODUSE DE CONSUM

I

Figura 2.1. Ciclul materiei in activituteo umonri.

43

COMPARTIMENT IZICO - CHlMlC

Figura 2.2. Depozitul de dejeuri ca ansamblu de compartimente.

Depozitul poate ti considerat deci ca o reintroducere In cele mai bune conditii a materiilor prime in mediul natural. 0 astfel de buni reintroducere in mediul natural, trebuind sfi satisfaci conditia de ECOCOMPATIBILITATE. Astfel se consider& & o moleculi intr-o stare fizico-chimici dat;l se afli in situatia de a fi ecocompatibili, daci ea exista in aceeaqi stare ~i in mediul natural. Deci reintegrarea materiei in mediul natural va fi conditionat& de patru tipuri de reactii legate de mediul inconjurfitor:

reactii naturale, legate.de natura pimintului respectiv; reactii legislative. care in parte decurg din primele; reactii socio-economice; reactii ale exploatirii instalatiilor, care sunt rezultante ale ansamblului celorlalte reactii.

Depozitul de de~euri poate fi definit $i ca un reactor complex. Rezulti c i un depozit de deveuri trebuie conceput ca un ansamblu de compartimente (tip reactor) care vor fi in permanent contact intre ele ~i care vor actiona in mod reactiv (fig. 2.2 ~i 2.3).

Astfel sunt necesare: un compartiment hidraulic care va fi functional preponderent pe vertical5 $i va fi reglat de proprii sSli parametri: natura ~i caracteristicile fluidului, debitele de intrare $i ieaire, grosimea stratului ce trebuie traversat de fluid, porozitatea, permeabilitatea mediului, suprafata specific5 a mediului (m2/m'), temperatura, presiunea, retentia statici, dinamicg ~i global8, timpii de stationare $i distribuirea acestor timpi, fenomene de transfer $i antrenare a materiei, legi de hidrodinamici, etc.; un compartiment biologic avdnd ca parametri principali: natura vi caracteristicile materiei suport, densitatea de microorganisme a florei, temperatura, presiunea, pH, potentialul de timp de retinere hidraulici, sarcina (inc5rcitura) de materii organice raportati la unitatea de volum, prezenta sau absenF inhibatorilor, formatiuni de metaboliti intermediari $i finali, gradul de usciciune a mediului, natura $i volumul biogazului produs in unitatea de timp, etc.; un compartimentfizico-chimic cu principalii parametri: natura ~i caracteristicile materiei supoti, date despre granulometrie (absorbtie, adsorbtie, filtrare, schimburi ionice), reactii chimice intre diferitele elemente constituente (hidrosolubilitate, liposolubilitate, pH, reactii de precipitare, oxidoreductie, formarea gazului), etc.

2.1.2 CLASZFZCAREA DEPOZITELOR

Exist3 mai multe criterii de clasificare a depozitelor, cele mai generale fiind: a) dupi natura producitorului de$eurilor

- depozite pentru de~euri menajere - depozite pentru de~euri industriale

%

42

C 2 9

5.J b e 13. %

EV

AP

OR

AR

E

'=

%.

%

Y1

m 5. 0

n 2

P

-7

a,

0 s b

-met

abo

lism

aer

obic

abso

rbti

e - a

dsar

btie

-met

abo

lism

ana

erob

ic

oxld

o - r

edu

cere

PA

NZ

AF

RE

AT

LC

A

HID

RO

SF

EM

b) dupi criterii sociale: gradul de poluare care il produc aria posibili de infestare - efectele asupra sinititii populatiei din zona in care se amplaseazlt

c) dup2 modul de'comportare in timp: perioada de neutralizare a de~eurilor perioada de via@ a depozitului

d) dupi solutiile constructive aplicate: amplasament etan$ilri

Depozitele se clasifici in general pe clase, cel mai adesea $up& natura dqeurilor in conformitate cu legislatiile corespunzitoare girilor in care se amenajeazlt aceste depozite.

Comparativ sunt prezentate clasificirile prevmte din punct de vedere juridic in Franfa, Belgia ~i Germania, considerate ca tiri europene in care aceasti problematic2 a depozitilrii de~eurilor este studiati qi rezolvati.

Astfel in Franp se disting m i clase de deqeuri indusrriale c h r a le corespund trei clase de depozite:

Deveuri inerte - corespunziltoare devurilor de clasa 111, De~euri banale - corespunziltoare de~eurilor de clasa 11, De~euri. speciale care contin elemente nocive prezentsnd riscuri pentru mediu ~i care sunt destinate depozitelor de clasa I.

Conform legislatiei belgiene (AERWl1987) se disting 5 clase de depozite: Depozitele de clasa 1 - destinate eliminilrii de~eurilor industriale periculoase netoxice, Depozite de clasa 2 - destinate eliminirii deSeurilor menajere $i asimilate $i a deveurilor industriale nepericuioase gi netoxice, Depozitele de clasa 3 - destinate eliminirii de~eurilor inerte (pgminturi necontaminate, ghipsuri, betoane, pietri~uri, de~euri de mini%, etc.), De@te!e de dass 4 - destinate eliminirii de~eurilor toxice; la ora actuali de~eurile toxice nu mai pot fi eliminate prin depozitare; trebuie s3 fac2 obiectul unui tratament adecvat, Depozite de clasa 5 - destinate eliminirii de~eurilor in conditii specifice.

Pornind de la clasificarea DGEC pentru reziduurile poluante prezentati in capitolul 1, Ministerul Mediului din Landul German Renania de Nord -

Wesfalia, cel mai puternic industrializat Land din Germania, imparte lucr%rile de depozitare a de~eurilor, cunoscute sub denumirea generic2 de Halde in limba romsni ~i Deponie (depuneri) in limba german3, in urmitoarele 6 clase:

e Clasa I - Depuneri de pcin~anturi, .a Clasa 2 - Depuneri de substanp minerale, e CIasa 3 - Depuneri de gzrnoaie rezultate de la a.~ezcirile umane.

Clasa 4 - Depuneri de reziduuri produse de industrie, e C!asa 5 - Depuneri de deqeuri speciale, m Clasa 6 - Depuneri subterane de dejeuri speciale.

in conformitate cu standardul romanesc SR 13343196, depozitele de de~euri urbane se clasifica astfel:

DupH natura degeurilor: 4depozit de de~euri menajere (sau asirnilabile cu de$euri

rnenajere), Qdepozit de de~euri speciale, 13 depozit de de~euri inerte, 4 monodeponie.

DupH continutul de substante organice: 4depozit de clasa I (depozit in care se depun numai deveuri

de naturi minerali sau cu un continut foarte redus de materiale organice $i in care se produce o eliberare foarte redusi de factori poluanti pentru mediu);

13depozit de clasa I1 (depozit in care se depun de~euri cu un continut mai mare de substante organice, comparativ cu cele de clasa I $i care genereazi cantit@i apreciable de substante noclve, fiind necesare misuri speciale pentru protectia mediului).

DupH permeabilitatea stratului superficial: Qdepozit deschis (depozit a cirui acoperire este - pe toati

suprafata, sau pe anumite portiuni - permeabili pentru api si gaze);

13depozit inchis (depozit a cirui exploatare a incetat, care a suportat operatii de inchidere pentru impermeabilizarea fati de api ~i de gaze $i a1 cirui amplasament este i n continuare obiectul unui program de supraveghere).

Din punct de vedere a1 solutiilor constructive depozitele se pot clasifica in supraterane fig. 2.4a)., subterane fig. 2.46) $i mixte ifig. 2 . 4 ~ ) (pe terenuri plane), $i ca umpluturi (fig, 2.4d, la limita unor taluzuri existente) problernele de conceptie, executie $i exploatare fiind acelea~i.

Din punct de vedere al realizHrii in timp depozitele de de$euri pot ti necontrolare (depozire vechi, in special menajeie, din materiale depuse haotic) gi depozite controlate (structuri noi, realizate dupi reguli precise).

Figura 2.4. Soiutii constructive pentru depozite de dejeuri.

2.2. I N F L U E ~ A REALIZ~~RII DEPOZITELOR DE DESEURI ASUPRA TERENULUI DE FUNDARE

2.2.1. REGIMUL HIDRIC AL DEPOZITELOR DE DESEURI

Principalul inamic al depozitelor de de~euri este apa care poate produce: Q inundarea depozitului, Qpoluarea p8nzelor subterane prin lixiviati (lichidul poluant

percolat in depozit), 4 influenprea permeabilitafii piminturilor.

Este deci important sIi se evalueze cantitativ apa intratS ~i ie$itH din depozit $i sH se stabileasci bilan@l hidraulic.

Figura 2.5 i l u s t r e d factorii care influented percolarea $i care pot fi folosiri in metoda bilanplui apei pentru evaluarea cantitatii de efluent; astfel, producerea efluentului poate fi evitaa modificdnd c2tiva parametri ai bilanplui.

Figura 2.5. Percolarea prin depozitul de deseuri solide ~i atenuarea naturald a ejluentului mediului inconjurZtor.

Figura 2.6 arat5 nivelele de saturare a depozitului cu lichid Fn urmiitoarele conditii de acumulare:

s3 far% eliminare, @cu eliminare prin umpluturii, sScu eliminare printr-un mediu permeabil.

Figura 2.6. Nivele de saturare a depozitului.

Trebuie, deci, avut Yn vedere c i apa constituie un factor de evolutie al deqeurilor Si de solubilitate a poluantilor, fiind in acelavi timp vectoml fizic al rispandirii qi transportului poluantilor spre mediul receptor, terenul de fundare.

in conceptia actual5 de~eurile poluante se vor depune de aya manier5 incit numai o cantitate de poluant, tolerabilH de citre mediu, sH pea@ s5 se risphdeasci dup2 ce a traversat toate barierele reprezentate de sistemele de etanSare care i s-au pus in cale.

2.2.2 CRITERII DE ALEGERE A AMPLASAMENTELOR $1 TERENULUIDE FUNDARE PENTRU DEPOZITELE DE DESEURI

Alegerea unui amplasament yi, respectiv, a unui teren de fundare pentru un depozit nou se Enscrie de fapt En strategia general5 de conceptie a depozitelor care poarti numele de principiul barierelor multiple.

fn acest context se urm5reyte alegerea unui teren de fundare care sB satisfa& urmitoarele cerinfe fundamentale:

- capacitate portant5 suficiena, - capacitate ridicati de a prelua deformatiile far% fisurare, - impeimeabilitate suficient de mare, - capacitate ridicatg de retinere a substantelor poluante, - stabilitate chimica in contact cu poluantii.

Procesul propriu zis de poluare are ca mecanism de desfi~urare doua procese fizice posibile:

dpoluarea prin difuzie - care este poluarea direct5 datorati \emisiei de substante toxice depuse in depozit, substanre care se infiltreaz;? prin sistemul de etanSare a depozitului,

Gpoluarea orin convectie - produsfi de apa de precipitatii care pahunde in corpul haldei, avind loc eventual reactii chimice influentate de presiunea ridicata ~i de temperatura ce poate ajunge in decurs de 2 ani de la "inchiderea" depozitului la 75OC, iar produ~ii reactiilor antrenati de curentul de api sunt cei care pitmnd in mediul inconjuritor.

in conformitate cu literatura de specialitate (Cw.u! de LECPJ pentru Depozite de Deqeuri al Oficiului Geologic a1 Landului Renania de Nord - Westfalia) se recomandii o schema de alegere a terenului de fundare tipizatii in vederea asiguririi unei protectii sigure a apelor subterane, schema prezentati in tabelu12.1 $i in figura 2 . 7 ~ $i 6.

Tabelul2.1. Criterii de alegere a terenului de fundare pentru deporite de de$euri.

in standardul rominesc SR 1343196 se arati c i analiza $i alegerea amplasamentelor posibile pentru realizarea depozitelor trebuie si se fats in functie de:

caracteristicile de~eurilor, geografia $i hidrogeologia terenului, inclusiv adgncimea pinzei freatice $i folosintele in apk configuratia terenului, forma depozitului $i incadrarea in peisaj, fluxul de ape din afa* precum $i pozifia fa@ de apele ~i instalatiile de canalizare existente,

&lnt putin. prveobil . Curcnt de opo G n b t putin p r rcab i l . Curent de a p subternno ndur tu directie ascendcnfo r u b t m a redus cu directie & s r d r $ a

Tmn & funhre pltin pemmbl m t & un shot p m m b i N apo y b t w m cu

pbmkt purn permenbl,mrginit lotrml de nivel lib- sitvotd lo adorrime un r lmt p n e a b i l

I

de fuhre put i i permeabil wrmi & Roc: firurnto. APa lubt~mm" Cu ni*a

m r t m l permeobit. nird ridicat aI opei li& situnto a m p e de suprafatb rubtrrane d a t o sub presiunt

7 (

Figura 2.7.a Crirerii de alegere a terenuiui defirndare pentru depozite de dqeuri.

Tuen & fundore permeabil . Apa subtrrnnc T m n & f u n d m prmeabil. @ ~ l b t l m n d cu nivd l ibrr r i t w h la adintime mot. rv nirel liber situda npmope dt

Temn dc fundore permrabl. Apa rubternno T m n de tundm wmeabil cu pnzcnto cu nivel l i b e s i t u o t ~ lo ad:ciine mare nmr lmt i le iapcrmrnbilz it l u s t i n

pun@ de av6

I

k e n dr fundare pernmbil cu prezenh a Teren de fundore permenbil cu prezenh doua acvifere,dintre care cel de.al doilea n douo owifere mind oreiasi rrns prrzint; un gradient inven foh de de curgers Drimul

Teren de f u n h n permcabil neonopen Teren de fundore permeabil urmaf dr un tu i n l r r rah t i i impcncnbile urmat

. strot hpermeabil de un r b n t pemmbil reprerentat dc r x a f i s i 6

16

Figura 2. Zb. Criterii de alegere a terenului defundare pentru depozite de degeuri.

54

directia viinturilor dominante q i efectul lor in raport cu pozitia f a p de zonele locuite, folosinp terenului, examinatl pentru toats suprafap analizafi, aspectele ecologice definite yi stabilite prin evaiuarea impactului asupra mediului; stabilirea unor eventuale ecosisteme existente in zons, distanp fa@ de centrele de greutate ale surselor de producere a degeurilor yi fa@ de infrastructura existents, pericole de inundare, de alunecare sau de avalan~e.

Distantele minime de amplasare fa@ de anumite repere se stabilesc pentru fiware caz in parte pe baza analizArii emisiunilor.

ktocmirea studiului de impact asupra mediului pentru amplasamentul rezultat ca fiind cel mai favorabil se elaboread in conformitate cu reglemenfirile tehnice in vigoare.

23. PRINCIPII DE PROIECTARE A DEPOZITELOR DE DEQEURI CONTROLATE

2.3.1. ALCXTUIREA DEPOZZTELOR CONTROLATE

Principalele pit$ componente ale unui depozit sunt (figura 2.8): 9 corpul depozitului 9 etanqarea de suprafa@

' > etanyarea laterals 9 etanqarea de bazi 9 sistemele de drenaj

Corpul depozitului este alcituit din degeurile depozitate, care in general trebuie sh fie sortate. Elevatia corpului depozitului se realizeazA (in condifiile amplasirii pe un teren plat) printr-o sectiune taluzatg cu pante de circa 1:3 ~i berme circulabile de 5 mehi, in ceea ce privegte platoul cenhal al depozitului, nu sunt impuse conditii geometrice, dimensiunile rezulGnd din conditiile amplasamentului $i cantitatea de degeuri.

Etanjarea de suprfa{G constituie partea s u p e r i o ~ a depozitului, a v h d un rol complex: de a proteja mediul de emisia de substante din depozit, de a asigura impermeabilizarea acestuia fa@ de apele pluviale ~i de a reincadra pe ciit posibil suprafap depozitului in mediul ambiant.

Etqarea lateral6 existents & cazul solu!iilor de adancime formcazA per+ depozitului, realizAndu-se fie prin pereti de etanpre sau prin continuarea etangWi deb&. Rolul acesteia este impiedicarea contaminarii terenului.

Etan~urea de baz6 este partea inferioari a depozitului, partea de contact cu terenul, cu rol esential in impiedicarea infiltrarii noxelor. hi acest sens, distsnp minima admisibili intre etangarea de b a d gi nivelul apei subterane este de lm.

Figura 2.8. Schema generalir $i prirtile componente ale unui depozir.

in figura 2.9 sunt prezentate schematic soluriile existente pentru asigurarea etanwii de bazA (barier8 natural8 - in general parngnt compactat cu permeabilitate foarte redus.5, barieri artificial5 -din materiale geosintetice).

Sistemele de drenaj permit colectarea ~i evacuarea apelor uzate (lixiviafi), prevenind infiltrarea acestora sub corpul depozitului.

(A) Dqeuri lngropate in teren natural impermeabil

(B) Deqeuri lngropate deasupra tcrenului impermeabil

Pcrctc fngropat

(C) Depozit de dqeuri previzut cu c5ptuqnli etanqi

Figura 2.9. Schemepentru elatqarea de bazd a unui depozit.

57

2!3.2. SPECIFKUL DEPOZITELOR CONTROLATE PENTRU STOCAREA DESEUREOR

Depozitele de stocare a de~eurilor prezints o serie de particularititi care se manifest8 in ins8$i structura lor, particuiariti!i iegate de prezenm, natura $i starea de~eurilor (fig. 2.10).

Figura 2.10. Aspecte ale comportlin'i depozitelor ce h.ebuie luate in considerare la proiectarea ~i exploatarea lor: 1 - alunecare in lungul impermeobili- zririi ~i sistemului de drenaj; 2 - cidareprin alunecare (localri globald); 3 - cedarea terenului de fundare; 4 - alunecare in lungul conaiunilor de lucru ale umpluturii; 5 - eforturi de intindere; 6 - stabilitatea digurilor perimetrale; 7 - stabilitatea bermelor; 8 - tasarea terenului defundore; 9 - tasorea de~eurllor; 10 - rasriri dijerentiale; 1 1 - deplasdri laterale; 12 - stabilitatea ~i etan,veitatea conductelor J ; a canexiunilor; 13 - sta- bilirarea sisremulhi de drenaj; 14 - cedarea locald a de~eurilor in timpul umplerii; 15 - efecful unor umplururi ulterioare.

Astfel apar problerne legate de: - Solicitdri mecanice: tasHri in tirnp ale materialelor depuse sau pierderi

de stabilitate; - Solicitdri hidrice ca urmare a unor i~~liltratii de ap8 in special din

precipitatii; - Solicitiiri chimice: producerea de lixiviati, cu caracter poluant, rnai

rnult sau rnai putin agresivi pentru structurg; - Solicitdri jzice: variatiile de urniditate $i acliunile organismelor -

vegetale pi anirnale: r8didiicini sau galerii care favorizeazi fisphdirea in

interior a substantelor poluante din de~euri; - Producerea de biogaz; - Durata de serviciu; - Difzcult@i de interventie asupra fundului lucrarii dups faza de

exploatare. Detaliind efectul acestor solicitiri, se pot remarca urmitoarele:

tasarea de~eurilor se produce ca urmare a faptului c i numeroasele materiale care intrh in compozitia de~eurilor (in special a celor rnenajere) se depoziteazi in stare afgnati, prin simp12 deversare din basculante sau containere, astfel inc8t sufers ulterior rearanjai qi indesiri considerabile, cu o desfa~urare in tirnp ce se poate extinde pe

' mai multi ani. Aceste tasgri ale de~eurilor au urmitoarele consecinte nefavorabile: - deformarea $i fisurarea stratului care acoperH depozitul; - formarea de depresiuni pe suprafa@ acestui strat favoridnd

stagnarea apei din precipitatii; - fonnarea de goluri in materialul din depozit conduchnd la

ercdarea sa ~i deteriorarea stratului acoperitor. pierderea stabilit@ii corpului depozituiui se poate produce prin aparitia unor suprafete de cedare prin masa de materiale depozitate, atfit inainte c8t $i dup& hchiderea depozirului, ca in figura 2.11.

Flgura 2-11. Cmri specifice de cedareprin alunecare a depozitelor.

inflharea apei in depozit urmatz de antrenarea substantelor nocive solubile $i penetrarea lor in terenul subiacent constituie fenomene periculoase datorate mai ales proiectirii ~i realiz&rii necorespun- zztoare a etan~irilor de suprafap $i de bazi. in cazul clnd in interiorul depozitului plrund cantitati relativ mari de api de la suprafap iar peretii ~i fundul depozitului sunt practic impermabili, apa se acumuleaz: in masa depozitului conduclnd la creSterea presiunii interioare astfel incit lichidul acumulat poate deversa sau chiar stripunge stratele de ciptu~eali (efectul de cadi de baie) contaminand puternic zona inconjufitoare;

r reacfiile chimice se produc in cele mai multe cazuri datorita materialelor din compozitia de~eurilor care reactioneazl intre ele sau cu p5imlntul dim jurprin sshimb.de cationi sau alte procese chimice, generlnd noi compu$i care pot fi ~i mai periculo~i din punct de vedere ecologic; emanafiile de gaze prin prezenta lor pot afecta echilibrul zonei adiacente depozitului; aqiunea organismelor vegetale Si animale se resimte prin Kidacinile y i respectiv $i galeriile lor, favorizlnd rgspindirea in exterior a substantelor din degeuri, contribuind astfel la poluarea mediului.

0 parte dintre aceste fenomene au fost studiate mai aminuntit, pentru altele cercetzrile se aflZ in stadii preliminare, dar la proiectarea unor depozite de de~euri trebuie s l se aibi in vedere examinarea tuturor situatiilor de tipul celor semnalate.

Tinlnd cont de cele de mai sus, conceperea ~i realizarea unui depozit de stocare a de~eurilor solide se compune din trei etape succesive reprezentate in schemele de principiu din figura 2.1 2.

in scopul limitzrii schimburilor dintre degeurile stocate $i mediul Pnconjuritor este necesari introducerea unei interfete, de separare, care asiguri in timp colectarea ~i evacuarea fluidelor (lichide sau gaz) provenind din deveuri sau mediul inconjuritor.

in standardul romlnesc SR 13343196 sunt prevazute urmitoarele prescriptii generale de proiectare a depozitelor controlate pentru deveuri urbane:

1. Studiul preliminar trebuie sB contine analiza de~eurilor ce urn& a fi depozitate, a amplasamentelor posibile $i intocmirea studiului de impact,

2. Analiza de~eurilor care cuprinde: provenienia de~eurilor, respectiv modul de formare, compozi;ia dejeurilor, respectiv confinutul de substanfe caracteristice pentru tipul respectiv de dejeu (componenfi principali, componenli toxic; sau periculogi, paramehi biochimici semnificativi, indicarurifizici de aN nuturd),

60

Recipicnr

Dcscuri

......A /

, . . - - t --t Drcnarc hxiviali

MPLOATARE INCHIDERE

Figura 2-12. Etupe in realizareo depozitelor.

.* comportarea diferitelor substante confinute in de~euri din punct de vedere a1 mobi1it6{iiitii, reactivitciii, toxicitcitii precum ji estimarea lixiviatului care poale apare in urnla depozitcirii,

* con;inutului total de substante nocive precum ,vi urmcirile posibile ale descompunerii sau degajririi acesrora in mediul inconjwcitor, reaclii chimice ~i biochimice, inclusiv biodegradarea substan!elor organice care pot da najtere la emisii poluante.

Analiza de~eurilor trebuie sH se facl pe probe reprezentative. Informatiile fumizate de anahze trebuie completate cu informatii culese de la produc5torii degeurilor, de la organele publice, de la organele de exploatare a altor depozite controlate de deyeuri precum Si din literatura de specialitate.

Alegerea amplasamentelor precum $i stabilirea zonelor de protectie trebuie sB se facH conform standardelor $i reglementilrilor tehnice i n vigoare.

La proiectarea depozitelor de de~euri urbane trebuie s5 se respecte un2toarele:

61

dimensiunile depozitului trebuie s i fie in functie de volumul total de de~euri ce urmeazA a fi colectate yi depozitate de pe zona sau zonele urbane deservite, tin8nd seama de prognozele de dezvoltare ulterioara a acestora $i de perioada de exploatare antecalculati, perioada de exploatare trebuie stabiliti pe baza cerintelor de satisfacere a IocalitZtii deservite.

Proiectul trebuie s i trateze: P natura yi provenienta de~eurilor ce urmeazi a fi depozitate,

- componentii principali, - componentii periculo~i sau toxici, - parametrii hidrochimici semnificativi, - indicatorii fizici sau de alti naturi, - alte teste specifice.

P cantititile de deyeuri (ora, zi, luna, an) P tehnologii de tratare a deyeurilor En cadrul depozitului:

- descircarea pe platforme special amenajate, in buncire sau pe suprafep de depozitare,

- separarea materialelor refolosibile (electromagnetic, centrifugal, manual, etc.),

- compostarea componentelor organice ale deyeurilor, - depozitarea finali a refuzurilor etc.

k modul de realizare a bazei depozitului. P modul de protejare a sistemului de impermeabilizare

a bazei depozitului: - prin mijloace minerale (straturi cu permeabilitate redusii); - prin mijloace sintetice (geomembrane cu grosimi minime de

1,5 mm).; Sistemul de impermeabilizare a bazei depozitului trebuie sH asigure o

permeabilitate de maximum I 0-9 mls pentru apele exfiltrate. 9 modul de protejare a sistemului de impermeabilizare a bazei P organizarea tehnici a depozitului:

- dmmuri exterioare de acces, - compartiment de recepfie, - cliidiri $i constructii aferente (cabini poarti, cliidiri admini-

strative, statie spilare containere, c h a r bascul, etc.), - drumuri in incinti, - imprejurimi y i perdele de protectie, - aparate de misuri $i inregistrare a factorilor climatici, - retele de ap2, energie electrici, telecomunicatii etc.

P sistemul de colectare, drenare, epurare $i evacuare a apelor exfiltrate: - drenarea bazei ~i a suprafetelor laterale, - conductele de drei;aj $i evacuare,

63

- puwri de control, - epurarea $i evacuarea apelor exfiltrate.

P sistemul de colectare, inmagazinare $i valorificare a gazelor de fermentare.

9 instructiuni de exploatare a depozitului: - planul de functionare, - cartea depozitului, - receptia de~eurilor.

> posibiliati de inchidere a depozitului: - utilizarea ulterioari a terenului, - sistemul de acoperire final&, - recultivarea terenului.

Sistemul de sqqraveghere adepmitului: 9 instructiuni de supraveghere pentru:

- apele exfiltrate, - apele subterane, - apele de suprafa@, - emisiile in atmosferk, - stabilitatea mecanici a depozitului, - succesiunea $i modul de des68urare al controalelor periodice

9 misuri de siguran@ En timpul exploat5rii: - prevenirea $i combaterea incendiilor, - prevenirea $i combaterea explaiiior.

9 misuri referitoare la protectia muncii personalului de exploatare. > misuri pentru asigurarea conditiilor igienico-sanitare (dezinfectia,

dezinsectia, deratizarea) ale depozitului. > lista utilajelor tehnologice necesare.

2.33 ASPECTE LEGATE DE PROZECTAREA DEPOZITELOR CONTROLA TE

Ideea. principali ce trebuie avuti in vedere in cazul proiect3rii unui depozit nou este aceea a realizirii sale in conditii de securitate deplini tinind cont de evolutia in timp a structurii respective $i a de~eurilor depuse.

Proiectarea unui depozit de de~euri se axeazZi pe doui aspecte principale , care se aplici practic la proiectarea oricirui obiectiv de constructie:

proiectarea structurii propriu-zise cu dimensionarea $i verificarea tuturor pwilor componente; verificarea terenului de fundare la solicit&rile $i influentele produse de smcturi?.

Pentru predimensionarea sectiunii depozitului se folosesc metode similare ca penm orice lucrare realizat5 din materiale locale (diguri, baraje de pimht, ramblee, etc.), luind in consideratie parametrii specifici materialelor depozitate

(valori orientative sunt prezentate in tabelul 1.6 din capitolul 1). i n acest sens se poate folosi metoda taluzului stabii elaborat2 de N. Maslov.

Considerhnd de~eurile caracterizate, ca $i p8mhnturile, prin unghiul de frecare interioari 4, ~i coeziu:;ea c, din relaria Coulomb

pentru o anurnit2 valoare a efortului normal a se define~te un unghi Y, denumit unghi de tcjiere, astfel ca (fig. 2.13):

deci, di'n relaria (2.1) 5 , = o . t g Y

Unghiul P al taluzului stabil a1 unei pante se stabile~te adopthnd un coeficient de siguranti q, astfel heat

tg y tgp = --

q avhnd, de regul2, valori cuprinse intre 1, l ~i 1,3.

Metoda Maslov se aplic2 tinind seama de faptul cB efortul normal a are valoarea maxima la baza masivului, unde cr = y H (in care H este in2ltimea digului).

Deci:

unde y are valoarea corespunz2toare de~eurilor ce vor constitui corpul depozitului.

Figura 2.13. Definirea unghiuiui de fdiere in meroda Maslov.

in practica de proiectare $i in executie se obiqnuie~te ca panta taluzurilor sH se exprima sub forma unor fractiuni avlnd numHrHtorul egal cu unitatea ~i numitorul cu valori mtunjite, astfel:

1 . tgp = - unde m = l,0; 1,5; 2,O; 2,5 etc.,

m pentru taluzurile putin inalte (plni la 2 ... 3 metri). Pentru taluzurile mai Pnalte se admit $i valori m intermediare precum 1,25; 1,75; 2,25 etc.

Cu luarea in considerare a parametrilor rezistentei la forfecare caracteristici proprii de~eurilor solide (valori orientative in Cap. 1) se pot obtine FnclinHrile taluzurilor depozitului. in general la depozitele de deveuri inalte se recornan& realizarea unor berme pe taluzuri iar pantele pot avea incliniri diferite (fig. 2.8).

Ver19cmea general6 a sectiunii depozitului se realizeazi prin verificarea stabilititii la alunecare a pantelor, cu iuarea in considerare a unor suprafete posibile de cedare atlt prin corpul depozitului clt $i prin terenul de fundare.

Analiza conditiilor de stabilitate a taluzului se face considerand problema plani. Verificarea stabilitaTii are loc pe sectiunea unei "felii" din depozit avand grosimea egali cu unitatea.

intruc8t materialul din corpul depozitului se presupune omogen, se poate admite c i cedarea .taluzurilor ca urmare a pierderii stabilitatii se produce prin desprinderea $i rotirea unei pol?iuni din depozit pe o suprafa@ cilindrici de alunecare, a cirei directoare are forma unui arc de cerc, generatoarea fiind paraleli cu liniile de nivel ale taluzului.

Experienta a ariitat ci, de reguli, acest arc trece prin piciorul taluzului, in eazul de fa@ prin picioml aval B (Figura 2.14). Pentru definirea~rcului posibil de alunecare mai este necesarz stabilirea centrului 0 al cercului respectiv.

Figura 2.14. Suprafop posibilci de cedare prin alunecare.

Fiecare suprafap posibili de alunecare se c a r ac t e r i zd printr-un grad de asigurare, exprimat prin valoarea coeficientului de sigurang (F,). Verificarea stabiliqii unui taluz cu elemente geometrice date, care mirginegte un masiv de material cu caracteristici geotehnice cunoscute - in cazul de f ag corpul depozitului - consti in determinarea suprafetei celei mai pericuioase de alunecare, chreia ii corespunde valoarea minima a coeficientului de siguranB. Aceasti suprafap se stabife~te prin incerchri, utiliziindu-se metoda fdqiilor elaboratil de cercethtorul suedez W. Fellenius.

Aplicarea metodei incepe prin precizarea zonei in care trebuie chutat centrul cercului director al suprafetei celei mai periculoase de cedare. Studiile lui Fellenius au aritat c i acest centru se gisegte in vecinatatea unei drepte, definitil prin doui puncte, M ~i O,, ale ciror pozitii in planul considerat se .stabilesc astfel (Figura. 2.1 5):

- punctul M se ghsegte pe dreapta de coti -H, la distanp de 4,SH spre amonte de proiectia B' pe aceastil dreapth a piciorului aval B al depozitului;

- punctul 01 se afl3 la intersecfia segmentelor OIB $i OVA, care fac unghinrile PI cu taluzul gi respectiv p2 cu orizontala (Figura 2.15).

Valorile PI y i P2, stabilite empiric, depind intr-o anumitil mhsurh de unghiul de panth f3 al taluzului conform tabelului 2 2 .

Zona centrelor corespunzhd valorilor cele mai mici ale coeficientului de siguranp se aflh de regulh in jurul punctului 0. i n c e ~ r i l e se pot face stabilind valorile F, pentru nodurile unui camiaj cu ochiuri pitrate, construit ca ih figura 2.16.

Figura 2.15. Trasarea dreptei Fellenius.

Figura 2.16. Zona centrelor suprafe{elor de cedare cele mai perinrloase.

Laturile ochiurilor se iau in mod curent 0,15 ... 0,2 H rotunjindu-se in metri intregi. Arcul director al suprafepi de alunecare examinate se t r a s e a deci luhd ca razi segmentul ON B = RN unde N este num&ul de ordine al centrului avut in vedere.

Tabelu12.2. Valorr penrru rrasarea drepte~ Fellen~us. - -

Suprafa@ sectiunii de depozit delimitati de arcul de alunecare se imparte apoi in f@ii verticale de calcul, potrivit urnfitoarelor reguli (Figura 2.17):

a) Baza f^a$iilor trebuie s i fie cuprinsi intr-un singur strat de material (de~eu sau pfimint).

b) Limitele dintre BSii trec prin punctele de friingere a conturului depozitului.

c) Litimea unei B$ii bi nu trebuie sfi demeascfi, de regulFi, 1/10 din raza R a arcului.

Valorile bi se aleg rotunjite, pe cat posibil, la 0,l sau 0,2 metri.

Figura 2.17. impwp'irea in fbfii in vederea calculului de srabilirate,

Verificarea prin calcul a taluzului cu metoda fA$iiior poate fi efectuati adoptind varianta grafo-analitici elaborati de H. Krey $i modificati de Prof. Silvan Andrei spre a tine seama de prezen@ ~i de efectul apei (lixiviat sau infiltatii) din corpul depozitului.

Nivelul prognozat maxim al lichidului in corpul depozitului se obtine cu relatia [Giroud, Houlihan, 19951:

\/tg'p+$-tg p T,,, = L .

2 cos p cu notaliile din figura 2.1 8 yi semnificatiile urmatoare:

Figura 2.18. Definiren pnramelrilor ,vi modelului pentru calculul nivelului de liriviat.

L - lungimea orizontala a stratului drenant; T - ingltimea maxima a lixiviatului in stratul drenant; p - unghiul facut de stratul drenant cu orizontala; qi - rata de percolare' k - permeabilitatea stratului drenant.

Fati de aceasti valoare maxima (T,,) se poate trasa nivelul lichidului in corpul depozitului.

Factorul de stabilitate F, (coeficient de siguran@) este calculat ca raport intre momentele foqelor de stabilitate ~i respectiv de alunecare de-a lungul suprafetei periculoase de cedare, fa@ de centrul cercului.

Se utilizeaa expresia [Andrei, Antonescu, 19791:

n

C e i c i +Cyi , , ,hiei c o s 2 a i t g o i Cyi , ,h ie i tgoi ru i F, = I I - I

" ,,,, hi e , sina, cosa, zyim,,hi!isina, cosa,

I I

(2.15) in care:

- tg cPi $i ci sunt parametrii rezistenfei la forfecare ai materialului (p8mhtului sau de~eului) aflat la baza @iei "i" (Fig. 2.19);

- ti este lungimea bazei E~ie i , care se aproximeazi prin lungimea coardei arcului respectiv:

bi e . =- I cosa,

unde bi este lqimea f̂ a$iei "in; - cl, este unghiul far2 de vertical5 a1 razei ce trece prin mijlocul &$iei

"i" (Fig. 2.19). Conform figurii 2.17, pentru fi~iile situate in stinga razei verticale valorile ai sunt pozitive, iar pentru cele din dreapta, negative;

-hi este in2ltimea total2 a f̂ a$iei; - yi md este greutatea volumic2 medie ponderati a f̂ agiei, ce se calculeazi

cu formula:

,=I

unde indicele "j" se refer5 la segmentele cornponente ale B~ ie i "i", avind greutiti volumice diferite.

- r.i este coeficientul presiunii lichidului din pori, determinat prin relaria:

unde valoarea presiunii lichidului din pori u; este dat5 de:

2 . ui =y,.hWi.cos I, (2.19) h, fiind in2ltimea lichidului in favia "i" avutfi Fn vedere, iar i, unghiul fa@ de orizontalli a1 nivelului lichidului (Fig. 2.19).

Pe baza acestor valori, prin inrerpolare grafic2 se trase& curbele de egal F,.

Figuro 2.19. Elemente de calcul in cadrul unei f&ii "in.

Se obtine astfel topograma valorilor F, ~i implicit valoarea F, minim, care servegte in final la aprecierea stiirii de stabiiitate a taluzului proiectat, prin comparare cu valoarea minim5 admisl.

Pe plan international factorul de stabilitate admisibil recomandat pentru depozitele de degeuri se considera a fi intre l,3 gi 1,5.

Se recomandH de asemenea verificarea stabiliatii taluzurilor depozitelor la actiuni seismice.

Cauzele pierderii stabiiititii taluzurilor in tirnpul cutremurelor pot fi: > reducerea rezistentei la forfecare mobilizate a materialelor, datoria

vibrafiilor seismice sau cregterii presiunii apei din pori; P amplificarea migcirii seismice ciitre partea superioaa a taluzurilor. in mod obignuit, stabilitatea taluzurilor la cutremur este analizata prin

metoda suprafewlor de alunecare circular - cilindrice, considersnd foflele de ineflie $i presiunea apei din pori in mod corespunzitor.

0 metodH simp12 de evaluare a efectului seismului este aplicarea static8 a

unor foqe de ineqie pe fiecare B$ie de calcul (analiz5 pseudo - statici) (Figura 2.19).

Figura 2.20. Aplicareu forfelor suplimentarepentru culcululpseudo-stulicc.

Foqele de ineflie sunt egale cu: F.= a G K,, Fi, = 0,5 a G K, (2.21)

unde G este greutatea masivului care alunec5, K, coeficientul seismului (conform zonirii seismice a teritoriului Romlniei previzut6 in normativul P 100 - 92) $i n varia* de la 0.5 la 0,7 la nivelul coronamentului (En functie de Enclinarea pantelor taluzului, P), iar la nivelul amprizei constructiei are valoarea de 0,5.

Aceste forte se adaugi celor deja luate in calcul pentru momentele fortelor stabilizatoare $ i a celor de alunecare.

in indrumitorul tehnic provizoriu C 239-92 este prezentati o metodi simpli ~i rapid5 de determinare a raportului de reducere a factorului de siguranra la alunecare stabilit in conditii statice de solicitare, ca urmare a acriunii seismice.

Metoda admite urmitoarele ipoteze simplificatoare: 9 alunecarea este de tip rotational sau translational; 9 suprafata critic5 de alunecare stabilita in conditii statice de solicitare

rimine nemodificatg; 9 rezistenp la forfecare mobilizatg in masivul de pim2nt sau alt material

asimilabil, actionat de solicit5ri seismice este egali cu rezistenfa de forfecare nedrenat5 mobilizat2 in conditii statice.

Raportul de reducere a factorului de sigurang pentru un taluz inclinat cu unghiul p fa@ de orizontali ~i solicitat de o acceleratie seismic% orizontala este:

unde F, este factoml de siguranti in conditiile actiunii seismice, iar Fa este factorul de siguran3 calculat i n conditii statice.

in cazul IuHrii in consideratie $i a unei acceleratii seismice verticale, ecuatia (2.22) devine:

Specificul proiecthii diferitelor ploi componente ale depozitului de de~euri, respectiv etan~irilor este prezentat detaliat in capitolul 3.

in ceea ce privevte verificarea terenului de fundare aceasta se trateaz3 similar ca la alte constmctii de acela~i tip.

Sub actiunea greutitii depozitului, terenul de fundare, fiind compresibil, se va tasa. Cunoa~terea inainte de executie a valorii tasHrilo: probabile este necesae, pentru ca executia sH f % coitdiiii astfel incht i n final sectiunes si aiM forma ~i dimensiunile stabilite prin proiect

intmcht depozitul de deveuri este o consrmctie flexibili, tasHrile pe directie transversali vor fi inegale, fiind mai mari in zona centralH a sectiunii $i mai mici spre extremiafi. Este deci necesari calcularea tas6riZor sub diferite puncte ale depozitului de deveuri.

Prima fazi a calculului se refer5 la stabilirea sti3rii de eforturi in teren. in acest scop, secfiunea transversali a depozitului este asimilata cu un triunghi sau trapez.

Calcuiul tasirilor pentru fiecare punct se efectuead prin metoda insumirii tasHrilor stratelo: elementare in cuprinsul zonei active, conform STAS 3300. Se incepe prin a se impHci stratele litologice, in funcrie de grosimea lor, in strate decalcul cu grosimi de 2 ... 5 metri, creschnd spre adsncime (Fig. 2.21).

Pentru calculul deformatiilor este necesari cunoavterea distributiei eforturilor unitare normale verticale o, in terenul de fundare sub actiunea depozitului. In acest scop, pe baza teoriei elasticititii au fost calcula!i factori de distributie, notati K',, care permit stabilirea valorii efortului unitar 0, in orice punct al masivului de teren cu ajutorul relatiei

i t i t o, =K, . p unde Kz = f [:,+I Factorul K: adimensional se afli dat in tabele [Giroud, 19601, [Manea,

Antonescu, Comeagl, Jianu, 19981, pentru valorile intermediare ale rapoartelor dB interpollndu-se liniar ~i pe vertical%.

Valoarea tasHrii unui strat elementar de calcul este data de relatia:

in care aTd este valoarea efortului vertical mediu in stratul de ordinul "i", h,

73

este grosimea acestui strat, iar Ei este modulul de deformatie liniari a stratului litologic din care face parte stratul elementar "i"; in principiu, valoarea acestui modul depinde $i de intervalul de presiuni pentru care este determinat.

Calculul valorilor efortului 0 se efectueazi pentru adlncimile WrespunBtoare separatiilor dintre stratele elementare, respectiv pentru nivelul superior cry gi cel inferior o: al fiec2rui strat, dupi care valoarea medie

sup inf med = Ozi +Ozi

ozi 2 Se calculeaz5 de asemenea valorile sarcinii geologice o, ,. Ele servesc

pentru stahilirea adhcimii zonei active? in limitele cZlreia se calculeazi tasarea. Pentru constructiile foarte late, de tipul depozitelor, aceasts adlncime se determinii pe baza criteriului:

C S , ~ S0,5 agzi (2.30)

relafia fiind calculati pentru verticala situat2 s ~ h axul sectiunii deoozitului (unde presiunea pe teren este p - Fig. 2.21). Deci ultimul strat de calcul va fi cel pentru care o,i dep2$e$e TncH 0,s o , ~ pentru verticala "1 ".

Tasarea total2 s corespunzFttoare fiecirui punct de calcul se ohfine prin insumarea valorilor tasarilor elementare pentru toate stratele de calcul:

s=Csi (2.3.1)

Cnnosc8nd valorile tas2rilor. probabile sub punctele alese la baza sectiunii

74

depozitului se poate hasa linia deformat8 a acesteia dup5 consumarea tasarilor terenului $i se pot lua, incB de la proiectare, masurile' de cornpensare amintite anterior.

Penhu analiza stabilitG!ii terenului defindare, masivul de teren pe care este amplasat depozitului este considerat un mediu continuu $i omogen. Sub inc&carea exercitaa de depozit, in acest medill se dezvoltP o stare de eforturi caracterizati prin existenp in orice punct al masivului a unor eforturi unitare principale o, $i o1 Conditiile de stabiiitate cer ca in toate punctele masivului de teren starea de eforturi sB fie compatibila cu starea de rezistenta a mediului.

A$a cum este cunoscut, starea de eforturi intr-un punct al masivului se poate reprezenta grafic intr-un sistem de coordonate o, s cu ajutorul cercului lui ~ o h r ; ~ r i n unghi de deviere 0 inteleglndu-se unghiul intre directia efortului total qi normala pc UR p ! ~ ?:e~inp,d-prin punctul ccmiderat. Pentru pim&nturile necoezive, starea de rezistens se reprezintg, in acelavi sistem o, T, prin dreapta intrinseci (Coulomb) treclnd prin originea 0 (Fig. 2.22). fn acest caz, terenul este stabil dac2 pentru nici un punct din masiv cercul lui Mohr nu intersecteazii dreapta intrinseca sau, altfel spus, dacH unghiul de deviere maxim Om,, este mai mic declt unghiul de frecare interns Q, a1 pimimlntului.

in acest sens, factorul de stabilitate F, a1 terenului analizat se define~te prin relatia:

Tr - F =-- 0. tg@- tgaJ =- (2.32) ' z a.tg9, tg0,

terenul fiind deci stabil in cazul in care F, este supraunitar. in functie de valorile eforturilor principale in punctul considerat, unghiul de

deviere maxim se calcule&i, conform figurii 2.22, prin: CT (5, -a, -- sine,, = - - OC a, +a,

Figure 2.22. Dejinirea unghiului de deviere mmim penmpiimdnturi necoaive.

Fig~~rn 2.23. Definirea unghiului de deviere marim penrru pdmdnruri coezive.

in cazul unui teren de fundare coeziv, pentru calcul se aplici principiul stirilor corespondente, potrivit ciruia la valorile eforturilor principale se adaugi un termen constant, egal cu a = c ctg a, care reprezinti efectul coeziunii. Aceasta se exprimi grafic prin translatarea axei ordonatelor Oz pe distan@ respectiva (Fig. 2.23), problema reduchdu-se astfel la cazul piman- rului necoeziv.

! Se obtine deci:

PBnZ aici a fost neglijati greutatea proprie a terenului, adic2 sarcina geologic2 0,. Se consideri c i aceasta actioneazi izostatic, cu alte cuvinte c i are aceea~i valoare in toate direqiile, deci poate fi adiugatg la eforturile principale la fel ca termenul datorat coeziunii.

in consecine, pentru depozitul a$ezat pe teren coeziv se poate scrie:

in a r e oAl $i ad2 sunt valorile eforturilor principale generate de prezeng

deyoz~tului considerat ca o incircare triunghiularl. Aceste valori se calculea&i pe baza teoriei elasticitqii, pornind de la presiunea maxima p exercitatil de depozi: Is suprafata terenulu~, cu relatiile:

unde p a fost obtinut din relatia (2.26).

0 A 0; Valorile numerice ale functiilor fi yi f?, respectiv ale rapoartelor ~i -, P P

sunk date sub forma unor coeficienti adimensionali in tabele [Manea, Antonescu, Come@, Jianu, 19981.

Sarcina geologic& pentru adincimea z se determini cu relaria

0 = y . z gr

in care y este greutatea volumic&a terenului.

Penm pamlnturile coezivc se poate deci defini un unghi de deviere maxim

em,, , stabilit prin relatia:

19, -a'> sine',, = - o', +0'"

eforturile principale IS', yi cr'l fiind date de relatiile (2.34).

Figura 2.24. Curbe de egal facfor de stabifitate a terenului defundare sub depozil.

77

in concluzie, valoarea factorului de stabilitate pentru plm&nturi coezive este:

Se obPn astfel valori F, pentru toate nodurile replei din figura 2.24 ~i se p a t e construi topograma izoliniilor F,, care oferi o imagine de ansamblu a conditiilor de stabilitate a terenului de fi~ndare sub depozit. in cazul cnnd in teren apar zone pentru care F,<I (denumite zone plastice) sunt necesare misuri penm prevenirea cedlrii (ruperii) terenuiui sub greutatea depozitului de de~euri.

Este de remarcat cH, la hecerea dintr-un strat geologic in altul, izoliniile F,, prezina discontinuit%{i dataria schimbirii caracteristicilor de rezistenp ale phintului.

SISTEME DE ETANSARE - DRENARE ALE DEPOZITELOR DE DESEURI PENTRU

PROTECTIA TERENULUI DE PUNDARE

3.1. CARACTERISTICILE $1 FUNCTIILE SISTEMELOR DE , ETANSARE - DRENARE A DEPOZITELOR

in lucrarea Geotechnics of Landfill Design and Remedial Wo'orks, Technical Recommendations - GLR (1993) elaborate de Comitetul Tehnic ETC 8 a1 Societitii Internationale de Geotehnic2 $i Fundatii, sunt sistematizate principalele elemente de conceptie, realizare $i control privind depozitele de degeuri, grupate pe urm&toarele capitole:

- R1 Recomandiiri privind amplasamentul depozitelor - R2 Recomandiiri asupra principiilor de proiectare a depozitelor - R3 Recomandiri asupra incercirilor de laborator pe materialele folosite

pentru realizarea depozitelor - R4 Recomandiri asupm tehnologiilor de construcrie a depozitelor - R5 Recomandiiri penhu asigurarea calitaii lucfirilor - R6 Recomandiri asupra mHsurilor hidraulice aferente depozitelor

fn conformitate cu aceste recomandHri, se detaiiazi in continuare aspecte legate de sistemele de protectie, respectiv etanyare - drenare, cele ce realizeazil practic izolarea depozitelor prin raport cu mediul, limitbnd pan5 la reducere orice posibilitate de poluare.

Principiile de b a s Fn acest sens sunt: - depozitele de deyeuri trebuie sB dispunl de un sistem de etanpre -

drenare de fund (de baz8), un sistem de etansare - drenare a peretilor (lateral) gi un sistem de etaqare - drenare a acoperi~ului (de suprafag) instalat dupi inchiderea depozitului;

- structura unui sistem de etaqare - drenare trebuie sH permit2 o colectare ~i o evacuare controlate a lichidelor: iixiviati produ~i de catre deveuri sau provenite din apele meteorice;

- sistemele de etanyare - drenare a fundului +i a taluzurilor, odat2 realizate, nu mai sunt vizitabile, iar reparatiile sunt irnposibile in majoritatea cazurilor. Ele trebuie d asigure timp de 30 - 50 anr, in afar& de etan~eitatea depozitului fat& de lixiviati, drenarea ~i'evacuarea apelor

din precipitatii sau a apelor freatice pgtrunse En depozit in timpul perioadei de instalare ca $i a lixiviatilor, dupB acoperirea depozitului;

- sistemele de etan$are - drenare a acoperi$ului trebuie s i impiedice pitrunderea apelor meteorice i n depozit dupH inchiderea acestuia $i st3 asigure colectarea, drenarea $i evacuarea lor. De asemenea, aceste sisteme trebuie s i permiti $i drenarea gazelor produse in depozit. Sistemele de etanSare - drenare a acoperi$ului vor trebui s i inglobeze ~i procesul de reabilitare a stratului vegetal, a plantatiilor adecvate $i adoptarea unor modele pentru o buni integrare peisagistica;

- sistemele artificiale de etansare - drenare sunt supuse la diverse soliciti3ri ca de exemplu: solicitiri mecanice (montarea - instalarea, greutatea $i tasarea degeurilor, tasHri ale terenului de fundare, trafic, etc.), solicitiri chimice (actiunea lixivialilor, atmosferei $i a metabolismullii micrao:gamismeier), soliciSriri ftzice {variatiile umiditatii, acriunea microorganismelor) $i solicitbi hidraulice.

in figura 3.1 este prezentatk o sectiune tip printr-un depozit care cuprinde toate sistemele de etansare ~i drenare (a lichidelor $i gazelor)

Figura 3.1. Sec(rune tip printr-un depozif.

3.2. SOLUTII CONSTRUCTrVF PENTRU SISTEMELE DE ETANVARE - DRENARE

3.2.1. ASPECTE GENERALE

Sistemele de etansare $i drenare sunt concepute pentru a-*i indeplini rolul pe o durat;? datil ~i sunt alciltuite din diferite structuri din care in general nu lipsex:

un dispozitiv de etanvare prin geosintetice (DEG) vi un dispozitiv de drenare prin geosintetice (DDG) (cu o mare capacitate de retinere).

Oricare ar fi natura sa (mineral&, sintetici sau mixti) n u exista barieri de etanvare absoluti.

Tohqi, folosirea unor sisteme de etanpre $i drenare bazate pe materiale geosintetice reduce considerabil msferul in* mna de stocare ~i exteriorul ei, a substan@lor avind un caracter poluant sau periculos penm oameni sau mediu (lixiviatii $i biogazulj.

In general, sistemele de etan- $i drenare modeme sunt al&tuite prin asocierea mai multor structuri, fiecare fiind wnstituiI din diferiti componenti geosinterici ~i materiale naturale, asiguriind urmitoarele funcfii:

etanvare, protectie, drenare,

* tiltrare, separare, consolidare, rezistenp la eroziune extemi.

32.2. SISTEMUL DE ETANYARE DE BAZA Pentru asigurarea etanvarii de bazi a depozitelor existi urmiitoarele solufii:

- barierii natural% (in general pimint compactat cu permeabilitate foarte redusi);

- barieri artificial& (din materiale geosintetice) - solutie mixti3 (straturi suprapuse de materiale nlinerale ~i

geosintetice).

in figura 3.2 sunt prezentate pentru cornparatie sisteme de etanvare de b a 6 recomandate $i utilizate pe plan international la depozite de de~euri urbane (3.2a) $i industriale (3.2b).

Diferentierile intre solutiile pentru sistemul de etanyare de bazi apar mai ales datoriI naturii terenului de fundare $i pozitiei panzei fteatice. Se remarci totuvi existenp in orice solufie a unui strat de etapare mineral de minim 0,5 m (argilii).

Referitor la materialul mineral din cadrul sistemelor de etanpre se impun urmiitoarele condifii:

-fractiunea cu diametrul d < 0,002 rnm trebuie s2 reprezinte minimul 20% din greutatea materialului mineral, din care jumgtate hebuie si fie reprezentati de materialul argilos;

-materialul trebuie s i fie omogen, fapt care impune o urmirire continua a calititilor acestui material mineral;

P

AUST

RIA

BE

LGIU

M

FR

ANC

E

GE

RMAN

Y H

WJG

AR

Y

ITA

LY

t ! Im

TER

EN

DE

FU

ND

AR

E A

RG

ILO

S

DE

SE

UR

I

- GEO

ME

MB

RA

NA

.

---- G

EO

TEX

TIL

> 9

P

AU

STR

IA

BEL

GiU

M

FRA

NC

E G

ERM

AN

Y H

WA

RY

IT

ALY

ET

AN

~R

E

MIN

ERAL

A,

PAM

ANT

PU

TIN

PE

RM

EA

BIL

SIS

TE

M D

E D

RE

NA

RE

$I C

OLE

CT

AR

E

A L

lXlV

lAT

ULU

l

TE

RE

N D

E F

UN

DA

RE

AR

GIL

OS

GEOM

EMBR

ANA

----

GE

OT

EX

TIL

" TU

B D

E D

RE

NA

RE

-in cazul prezentei unor elemente cu diametrul mai mare se admite pentru aceste elemente un diametru maxim de 32 mm, trebuind s i aib& aceea~i umiditate ca $i restul materialului;

'-trebuie evitate piminturile continlnd nisip grosier, pietre, lemn, rsdicini, cioburi de sticli ori alte resturi materiale:

-continutul in subsiante organice nu trebuie s i depaqeasci 5% din greutatea materialului mineral;

-continutul de carbonati nu trebuie sB depi~eascg 30% din greutate; -pentru a diminua la maxim poluarea prin convectie se impune un coeficient

de permeabilitate pentru materialul mineral k < 5 . 1 0 ~ cmls pentru un gradient i = 30;

-suprafa@ complexului de etanqare trebuie s: aibH o pant& minimi de 3%; -gradul de compactare a straturilor de etanvare minerali trebuie s: fie 2 95%

(Proctor normal).

3.2.3. SISTEMUL DE ETANSARE DE SUPRA FAT^ Rolul sistemului de etangare de suprafa@ este de a diminua la maxim

cantitatea de api din precipitatii care pitrunde Fn corpul propriu-zis al depozitului.

in figura 3.3 sunt prezentate diferite solutii pentru sistemul etanvirii de suprafa@ recornandate $i utilizate pe plan international.

Se remarci straturile de elan$are mineral6 care trebuie s: aib: o grosime de minimum 0.5 m ~i un coeficient de permeabilitate k < 5 . 1 0 ~ cmfs.

La c&Wa timp dup: inchiderea depozitului se stabilizeazi conditiile anaerobe $i, dacA este mentinuti o umiditate suficienta On d e ~ u r i , compozitia materiilor organice prezente duce la formarea de gaze:

metan (Ch ) + 55% in volum dioxid de carbon (C02) i 45% Fn volum

Se pot intilni qi urme de alte gaze. Viteza de pmducere a acestor gaze descreqte progrcsiv in timp, dar fenomenul

poate dura mai multi ani. Metanul fiind mult mai u$or ca aerul, el va interactions cu sistemul de

etanvare de suprafa@, problema fiind pericolul de explozie a amestecului metan - aer (5+15% metan in aer), care devine iminent atunci clnd amestecul este inchis in sistemul de etanSare de suprafa@.

Cantitatea de gaz produsi de de~euri este variabili, pentru de~eurile menajere valorile situindu-se intre 1,3 qi 7,s litri gaz / kg de materie / an (volum evaluat la presiunea atmosferici).

in afar: de explozie, acumularea sau difuzia gazului poate provoca mpturi ale sistemului de etanvare de suprafa@, mirosuri pestilentiale $i disparitia vegetatiei prin asfixie.

Migrarea laterals a metanului fiind impiedicati prin prezenp etangrilor taluzurilor depozitului, aceasta va migra spre SES unde trebuie interceptat ~i evacuat.

Pentm aceasta se dispune un stratpermeabil la gaze, cu o grosime de minim 30 cm (nisip sau posintetic), intre stratul de etanvare de suprafat5 suprafap de~ur i lo r depozitate).

Evacuarea metanului poate fi facilitati de prezenp unei retele de conducte drenante in acest strat de interceprie care trebuie dimensionat in functie de transmisivitatea sa fa@ de aer $i eventualele efecte ale taslrilor degeurilor.

Din stratul de etan$are de suprafa@ face parte $i stracul superficial de inregrare in mediu a depozitului.

Stratul superficial (psmlnt vegetal inierbat) constituie, de fapt, un strat de protectie impotriva emziunii gi abraziunii aie celorlalte componente ale sistemului de etan~are-drenare de sqrafa@, pemithd intrqinem depozituiui dups Enchidere. Vegetatia ce se dezvolti pe acest strat reduce percolarea apelor in depozit prin evapotranspiratie; protejeazi pHrnlntui din acoperire contra impactului cu stropii de ploaie ~i deci de eroziune. Wiicinile oferg stabilitatea pkmIntului din acoperire, inierbarea asigurhd totodata reincadrarea depozitelor & peisaj.

Alegcrea tipului de vegetqie depinde de numerovi factori (climat, caracteristicile amplasamentului, proprietafile phlntului) vegetatia trebuind s i fie persistenti $i s5 aibii rsdiicini care sS1 pstrundi pin5 sub stratul de protectie, din g m h t vegetal.

Stratul de p h b t vegetal cu o grosime variabili in functie de tipul de vegetatie trebuie selectionat (dupi pnulomctrie $i structufi) $i instalat pentru a putea suporta vegetaria $i permite o infiltrare suficienta dar nu excesiv5 a apei, astfel in& ss asigure cregterea vegetatiei.

32.4. SOLUTZI CONSTRUCTIVE PENTRU SZSTEMUL DE COLECTARE A APELOR $I DRENAJ

Pentru controlul lichidelor in corpul depozitelor sunt prevbute, in general, un sistem de colectare a apelor de suprafa@ (situat in cadrul sistemului de suprafap) $i un sistem de drenare a lixiviatilor (situat in sistemul de bazZi).

Sistemul de colectare a apelor de suprafai se situeaz5 imediat sub stratul de protectie din p h h t vegetal $i imediat deasupra sistemului de etansare propriu-zis.

Sistemul de wlectare a apelor de suprafa@ se compune in general din: un material filtrant (geotextil); un strat de nisip de 30 cm $i permeabilitate minimi lo-* d s ; - sau un sistem geocompozit echivalent (k = 10.~ mls).

Geotextilul, pe IingH functia filtranti, poate juca $i rolul .de ranforsare in cazul - frecvent intiinit - in care profilul depozituiui de de-ri are o pants

mare. Acest strat drenant trebuie si intercepteze ~i s i evacueze apele de percolare gi s i evite astfel acumularea de lichid pe straturile etanSe subiacente.

Sistemul de colectare a apelor de suprafa@ hebuie s l a i k o pans de minimum 2% dupi luarea in considerare a Mi dwuril&.

Sisternu1 de colectare ji de drenaj a1 lixiviatilor este dispus la baza depozitului.

Lixiviatii sunt definiti ca fiind toate lichidele ce pot confine materii in suspensie care au percolat prin sau.au fost extrkse din de~eurile stocate. Ace$ti lixiviati se acumuleazfi la fundul depozitului gi trebuie evacuati. Totodaa sistemul de colectare a lixiviatilor trebuie s i evacueze, En timpul operatiei de umplere a depozitului yi toate apele de suprafa9 care s-ar putea scurge.

Cantitatea de lixiviati depinde de tipul de degeuri, de procedurile de umplere, de eficacitatea acoperirii de~eurilor.

De remarcat ci? o colmatare a sistemului de colectare-drenaj a lixiviafilor poate avea consecinte grave asupra stabilitatii degeurilor stocate (acumularea apei in de~euri poate duce la diminuarea caracteristicilor lor geotehnice, creind in acelqi timp, presiuni interne.

Normele internationale previd pentru sistemul de colectare ~i drenaj: un strat granular trebuie de minim 30 cm grosime $i cu un coeficient de permeabilitate hidraulici de minim mls. Materialul granular din stratul drenant trebuie s i fie chimic stabil (fa@ de deyeuri ~i lixiviafi), s i nu poat5 fi antrenat de fo* curentului $i si aibi rezistenta la colmatare cu particule din suspensie, toate aceste calitHti fiind, de regulk indeplinite de un material granular cu granule rotunjite, aflat in plaja de diametre cuprinse intre 16+32 mm. se pot folosi straturi de drenare pe b a g de produse sintetice cu condifia sH aibi o eficacitate egali sau superioari? straturilor granulare descrise mai sus. Aceasta implici verificarea compatibilititii chimice, capaciwii de drenare sub incirciri, rezistentei la colmatare a produselor sintetice din strat; stratul de drenare trebuie s i contini $i o refea suplimentari de conducte pentru evacuarea lixiviatilor colectati, avsnd pante de 3% $i diametre nominale de minim 300 mm,.din conditia de a putea fi vizitate de un sistem de videcamere yi de a putea fi spilate periodic de jeturi de api sub presiune. Grosimea peretilor se poate determina din calcule statice, dar de reguli perelii tubului au 25 mm $i se realizeazi din PVC, fantele fiind de formi dreptunghiulari? ori circulari. Distantele intre aceste conducte trebuie s i fie astfel alese Pncht inHltimea apei estimati peste dispozitivul de etaqare sB nu depi~easc8 in nici o situatie 30 cm. Conductele, ca $i sistemele de drenare, trebuie sH fie rezistente chimic la de~euri $i lixiviatii lor. Eie trebuie s i aibi rezistente mecanice care s i le permit5 s i reziste la incircirile date de degeurile stocate.

Sistemul de colectare-drenaj a lixiviatilor trebuie dispus pe intreaga suprafa@ a depozitului, inclusiv pe taluzuri, fiind astfel supus la solicitiri de forfecare date de materialele asezate deasupra sistemului, solicitari resimtite mai ales de produsele sintetice.

Pe de altg parte, sistemul de colectaredrenaj a lixiviatilor poate fi supus la deformarii suplimentare, generate de tasarile pi3m&ntului din veeinatate, ansamblul tuturor deformatiilor conducind la eforturi de intindere ce pot determina deteriorarea acestui sistem.

33. PRINCIPII DLRECTOARE i~ ALCATUIREA SISTEMELOR DE ETANSARE-DRENARE A DEPOZITELOR

Pentru alegerea $i dimensionarea sistemelor de etan$are trebuie sH se aib5 En vedere urmitoarele ~rincioii de baz8:

PRINCIPIUL I . E ~ ~ e i t a t e a f u n d u l u i gi peretilor trebuie srifie maximi Aproape nici un material nu este impermeabil. Obiectivul oricarei IucrZlri de . .

etangare va fi deci reducerea nivelurilor acceptabile de catre mediul inconjurfitor a debitelor care percoleazi2 prin sistemul de etansare.

Debitele ce strabat un strat cu o permeabilitate dati respecta legea lui Darcy: Q = k.i.S,

unde: Q este debitul percolat (m31s) k - cokficientu~ de permeabilitate a materialului strSb5tut (mls) S - suprafap percolata (m')

h + H i - gradientul hidraulic, i = -,

H unde: h - inaltimea stratului de api sau lixiviat (m)

H - grosimea materialului str2bHtut (m). Rezult2 deci importan@ valorii coeficientului de permeabilitate pe care o

poate asigura un sistem de etanyare at2t din punct de vedere al debitului infiltrat, cit $i al timpului de transfer.

in absenta drenurilor de deasupra stratului impermeabil apare o pinzi3 de lichid in depozitul respectiv, antrensnd debite multiplicate cu 5 , 10 sau chiar 20 dupa caz.

Din contra, daca se pune deasupra stratului de etangare un strat drenant, pinza de lichid nu va mai apare.

De exemplu: - pentru o suprafag S = I ha = 10.000 m2 gi un gradient hidraulic i = 1

3 dacH: k - 1 0 - ~ m / s Q = I O m I z i l h a

k - 1 0 - ~ m / s 0 = 1 m 3 / z i / h a . 3

~ - I o ~ ' ~ ~ / s Q = o , I m I z i l h a - pentru un gradient i = 5 sau i = 10, Q se multiplici3 cu 5 respectiv cu 10.

Astfel, considergnd o precipitatie medie anuala de 600 mm (in zona ti3rii

noastre) $i o evapotranspiratie corespunzitoare unei zone far5 vegetacie de 200 - 250 mm rezulti c i o cantitate de 10 m

3 I zi i ha = 360 rnmlan este o valoare

rezonabili. Deci, pentru a avea un efect minim, sistemul de etanvare (in conditiile tirii noastre) trebuie s i aibi un coeficient de permeabilitate de maxim

m/s (10.' cmls). Ce altfel aceasti valoare este recomandati $i de reglementirile europene.

in functie de natura deveurilor stocate, aceasti valoare a coeficientului de permeabilitate poate fi mult inferioari. Astfel, Agentia pentru Protectia Mediului din SUA accept; un coeficient de permeabilitate inferior valorii

lo-" mls ( 1 0 . ~ cm1s)la un gradient unitar. Valori de acesr ordin nu se pot obtine insi decst de citre sisteme de etayare complexe $i sisteme de drenaj intermediae.

Valorile coeficientului de permeabilitate sunt importante de asemenea din punctul de vedere a timpului de transfer al substantelor toxice transportate de apele de percolare.

intr-adevir, apa se scurge prin porii care formeazi porozitatea efectivi a mediului, adic;, de fapt, zonele preferentiale de curgere. Aceasti porozitate efectivi reprezins doar csteva procente din volumul total al materialului, vitezele reale fiind; astfel, mult mai mari decLt vlteza aparenta calculati prin legea lui Darcy.

Viteza real; (v,) a fluidelor este:

"aparenta vr =- ". unde n, este porozitatea efectiv;. Timpul de transfer reprezinti timpul necesar lichidului de a traversa

materialul respectiv. De exemplu, viteza aparenti fiind definitH de v = ki, unde k = lo-' m/s iar i = 1, pentru o grosime a stratului de etan$are de I m timpul de transfer aparent este in jur de 1000 zile iar pentru o grosime de 0,s m de 500 zile. Timpul real este mult mai redus in functie de porozitatea efectivi.

in argilele a ciror permeabilitate este foarte redusa, migrarea poluantilor nu se mai realizeazi dupi legea lui Darcy, manifest5ndu-se fenomene de difuzie.

in consecinti, este explicabil de ce poluarea nu se resimte decit la 2 - 3 ani dupi inceperea functionhrii depozitului de de~euri, deoarece initial se produce retinerea apei in orimele materiale depozitate. De asemenea trebuie avute in vedere g i fenomenele de difuzie molecular5 ce influenteas timpul de transferal poluantilor.

PRINCIPIUL 2: Gradientul hidraulic in etan,vare trebuie slifie niininl Gradientul poate fi redus printr-o drenare adecvati deasupra straturilor

etan$e, a fundului bazinului $i a peretilor depozitului.

Legeo iu; Darcy permite de asemenea calcularea gradientilor necesari evacuirii unui anumit debit, evacuare ce se face printr-un dren cu pemeabilitare $i maime date.

Cu un dren mineral de 0,s m pe 100 x 100 m, rezultl (din legea lui Dacy 3

a v h d i = Q / k S ) : Q = I m I s . -2

AstEel, pentru nisip, cu k = 10 mls rezulti un gradient de 0,05 iar pentru un strat de pietrig cu k = 1 0 ' ~ d s un gradient hidraulic i = 0,0005.

Cste indicai deci, ca straturile drenante si aibH o permeabilitate de ordinul mi.. PE de alti parte, materialul drenant trebuie s l fie de naturi silicioasi

penrru a fi inert in raport cu lixiviatii. Riscuriie de colmatare prin precipitare (CaC03, Fe(OH)3 $i Mn04) necesitfi

o dimensiune sporiti a porilor, de unde rezulti o supradimensionare a particulelor solide din materialul filtran:.

De aceea, o alternativi a folosirii drenurilor minerale este folosirea de geocompozite sintetice.

PRINCIIDIUL 3: Etanqarea trebuie scifie durabilrj Sistemul de etanyare - drenare trebuie s l asigure o functionare durabili. Aces! sistem trebuie s5 reziste la: - actiunea chimica a lixiviatilor, in mod special; - solicitarile mecanice in timpul punerii in opera ~i in lucru, mai ales. sub

efectul tasgrilor; -. solicitiri fizice, in special a variatiilor de umiditate. in ceea. ce prive~te sistemele de etan~aredrenare, de bazi, laterale ca ~i de

suprafag a depozitului, se face din ce in ce mai des uz de realizarea unor sisteme complexe (Fig. 3.2 $i 3.3), alcituite din:

- argila sau materiale bentonitice; - geomembrane; - geotextile $i geocompozite; - materiale granulare; - pereri de palplanve dublati cu un dren; - terenuri injectate cu diferite substante pentru a asigura functiile de ,

etansare 8i drenare. St-uctura sistemului de etangare - drenare va depinde de: - conditiile de compatibilitate a complexului deteuri stocate-mediul

geoiogic t i hidrogeologic; - stabilitatea terenului din amplasarnentul depozitului; - comportarnentul geotehnic a1 de~eurilor stocate (tassri). ili aiegerea solutiei se va tine seama $i de urmktoarele aspccte: - geomembranele sunt foarte putin permeabile (k = ds); - geomembranele sunt subtiri ~i deci sensibile La perfoFiri sau sepungeri

in timpul punerii lor in operi. In plus, ele sunt sudate (lipire) in-situ ~i deci susceptibile a prezenta defecte (reduse insi la minimum prim-uc control foarte strict al calitztii la amplasare);

- argilele $i bentonitele sunt sensibil'mai permeabile decat geornem- branele (k = 1 o - ~ - 1 0-lo d s j ;

- argilele se pot depune in straturi groase ~i nu sunt susceptibile Ia giurir! (striipungeri) in timpul punerii in operi;,

- argilele in straturi subtiri sunt sensibile la variatii ale gaduiul lor de saturatie, prin uscare puandu-se fisura;

- bentonitele pot prezenta umfliri in conditii de umiditate croscut?i si se pot autocolmata in conditii corecte de confinare;

- argilele sunt cvasi-impermeabile la pitrunderea compu~ilor nepoiari, 2n timp ce prezinti permeabilitate la produsele polare (apa);

- ecranele realizate din palplan~e pentru a asigura etanprea necesara rezulti supradimensionate. Pentru a evita acest lucru se pot proteja cu diverse substan@ impermeabilizante;

- combinatiile geomembrani - argili sau geomembrani - bentonit5 pot asigura o sporire a sigurantei in functionare a e t an~b i i depozitelor de de~euri.

in figurile 3.4 - 3.6 sunt prezentate exemple de sisteme de etanSare mai des folosite pe plan international:

sistem compozit argilg geomembranz in contact, suprapus pe un covor drenant folosit pentru etansarea fundului depozitului. (adoptat ki Germania - Fig. 3.4):

I - teren natural

2 - strat de fundatie (in caz dc ranhleu)

3 - strat de etanSare

4 - geomembrani

5 - strat de protectie

6 - acoperire drenant5

7 - strat de tranzitie (dac8 este canul) 2 8 - de~euri

Figura 3.4. Sistem de etayare de bnzd folosit in Germania.

9 1

o sistem compozit cn dubli etayare - drenare adoptat in SUA (Fig. 3 4 , functionand astfel: - sistemul drenant in contact cu de~eurile diminueazi? gradientul

hidraulic existind o prima etanqare din compozit geomembrani -

argili; - eventualele pierderi (scspiri) prin acest compozit sunt colectate de

un dren intermediar, mineral sau sintetic, chiar daci sarcina hidraulici la cea de a doua etan$are, realizati tot din compozit, este foarte redus2

~ ~. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . :.. . . . . . '

; .......... , , . . , . . , ; . .... . .. ....... .,:,FIL~:Ru ,::: 8 . . . . . . 5 . . . . . . . . ..... . ::::: :':: :...:. ..'..'.'..'.::'.'.:..'..~~..'.;.:.'::'.:.':.~>':. ..: ,...:; ::: ::: :. : ::: ..::.;.--: ::'.:::::::::::.:, 1: . . . . PIETRIS I TUB . . . . . . . . . . . . PERFORAT - - - 1 - - . - - - - : - L L - - - - '_ . GeomcmbranH primari ............................ ------------ - - - - - - - - - - - - . - - - - - - - - - - . - - - - - - - - - - - - A R G ~ L ~ ~ :-------------------: - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - -- - - - - ---- -- --- - - - - Gcotcntil - - - - - - - ..Vvv (, itVirir "C~i"v";~~.T.~.7.~.T.T..5.7.ii.~.~.7.nm."~

- - - v v v v y v V V Y Y V V V V - G C O ~ C ~ W ---------------------------- ~ - I - - x ------ ----- --'--- - - -- \ Geomcmbranisccur~dad ----------- ------------ - - - - - - - - - - - - -------- - - - ARGlLAI-X-I-I-I-I-I-I-Z-Z--- - - - - - - - - - - - - ----------------------------;

TEREN NATURAI.

Figura 3.5. Sisten~ compozit cu dub13 etanqure - drenare adoprur in SUA.

o sistem sandwich alcituit din argilg - membrani - argili suprapus pe un strat drenant (Fig. 3.6). Acest sistem se recomandi a fi folosit cand riscurile de deformare sunt mai mari, prezentind avantajul unei etanqBri mai sigure, prin auto-colmatare in cazul unor deformatii rezultate prin solicitari de compresiune sau intindere.

Pe taluzuri cu pante mari, instalarea sistemelor de etanqare - drenare din compozite de tip geomembrani - argilZ este mai dificils ca urmare a posibilitatii de alunecare a stratului de argili pe geomembrani.

Se poate recurge la geocompozite (geomembrani - bentoniti de contact) sau la structuri cu dubla etan~eitate (geomembrani - geomembrani? cu sistem drenant intermediar), sau la folosirea de ecrane de etanqare verticale.

In cazul c8nd geornembrana se g i se~ te pe stratul de argilk ea va trebui protejati contra perforirilor de catre materialele granulare ale stratului de

drenare, fapt care se poate realiza interpunsnd, fie un strat de nisip, fie o foaie de geotextil.

Figura 3.6. Sistem sandwich pentrzt elowarea de brcd.

PRINCIPIWL 4: Etunjareu de suprafafi: va f i realizutd in funcfie de naturu de$e?rrilor, riscul de poluure apdnzei~eut ice , emisiile de gaz qi mirosuri

i n absenta riscului, un acoperi? vegetal, permirind o revegetalizare adecvats, poate f i suficient. in caz contrar, se pot folosi e t a n ~ H complexe (Fig. 3.3).

Alegerea unei vegetqii perene este favorabila implicdnd o evapotranspirarie permanenti.

Pentm cazul cind exist8 riscul producerii de gaze din de~euri, in figura 3.7 se prezints un sistem de etangare de suprafati ce contine strat drenant pentru gaze ~i strat de cornpensare.

Slral de revegctnli

Grotexlil (dc scparare)

Slrar de drenarc al ape1 Je infilt

i r0.3m

20,5m Geotextil (de sepa

Smt dc drcnnrc a gaze1 i ~ 0 . 3 m

Strat de compcnsnrc 20.5m

(material omogen neccrtiv)

Figura 3.7. Srrtern de etaware de suprafafd adaptatpentru colecrarea gazelor.

93

PMEICI~~IUL 5: Pe crjt posibil, este convenabil sci se aleag6 amplaramente care prezintrj garanlii de etanjare natural&suficiente in caz de defectare a sistemeior de e t q a r e - drenare ale depozitelor.

In acest. sens cea mai buni protectie const8 in asigurarea unor conditii hidrogeologice favorabile:

- fie prin prezenp in terenul de fundare a unei pdnze freatice sub presiune, implicdnd un drenaj eficace la baza depozitului (Fig. 3.8);

- fie prin pompare din interiorul unei incinte etanve (Fig. 3.9).

........... .......... .-.-.. :. :-T=.... ;:;; .... :.= ........... ............... .......... ................ , ~

.......... ................ ........... -.: ..................... . . . ~ KOCA UI:. U M A (piuza freatica sub presiune)

.F&PI~ 3.8. De.pozit umpiusaf pe teren cu pdmd freulicd sub presiune.

Piguro 3.9. Deuozit umplasut in reren protejur cu ecrane de etunpre.

fn cazul unor conditii hidrogeologice defavorabile, trebuie preveuti coborfires nivelului apei subterane prin puwri de pompare (Fig. 3.10a), galerii instaiate sub depozit (Fig. 3.10b), sau prin incinte etanqe (Fig. 3.10~).

.PIUNCIPIU. 6: Toate liehidele care au fost in contact cu de~eurile srocate vo.or,fi dirijate spre o statie de epurare

Sisternu1 de etanqare qi drenare de bazi2 trebuie s i fie amenajat cu pante de 2% ia 5% s p punctele de evacuare a iixiviatilor unde se afl8,in general puturi sau ciminf de vizitare prin care iixiviatii sunk pompati $i evacuati spre statiile de epurare prevazute in acest scop. !

fti figura 3.1 1 se prezinta un detaliu de constructie a unei astfel de instalatii.

Fixura 3.10. Cobordrea nivelului apei subterane prin diverse metode.

Figura 3.11. Crimin de vizilare pentru pomparea lixivia{ilor.

S-a constat. pentru de~eurile menajere, c i lixiviatii de curend formati sunt uyor tratabili biologic, pe cPnd cei mai vechi, practic, nu pot fi tratati decat prin metode fizico-chimice, mai costisitoare ~i mai putin eficace.

PRINCIPIUL 7: Depozifele de de~euri vor.fi rnonitorizate pentru a stabili impacnil pe care il au asupra mediului inconjw6tor gi pentru a se putea interveni in cazul in care se constatri,forme de poluare.

3.4. ASPECTE LEGATE DE FOLOSIREA ARGILELOR CA STRAT DE ETANfjARE

3.4.1. PROBLEME GENERALE

Penh-u depozitele de de~euri, etan~irile de bazi alcBtuite exclusiv din rnateriale minerale (argiloase) constituie una din metodele cele mai vechi fiind adoptati i n special acolo unde existi surse locale.

Aceasti etan$are este formati in general din unul sau rnai multe straturi de material argilos: compactate astfel incit s i asigure o permeabilitate c8t mai redusi la api sau alti agenri lichizi contarninanti, c8t ~i o capacitate portanti care s i diminueze deformatiile sub incircarea adusH de materialele solide sau/$i lichide depozitate.

De$i aceste solutii constructive sunt utilizate destul de frecvent, informatiile asupra comportarii i n timp a straturilor de etanqare argiloase sunt destul de reduse sau incomplete.

Principalele mecanisme specifice prin care se produc defectiuni sau o proasti functionare la sistemele de etanSare de baz2 realizate din argili sunt [Chapuis - 19961.

I . defecte de calitate a materialului de i~nprumut - datorate fie zonelor cu argili de dimensiuni mai mari (argili Hrosieri) $i mai putin plastici, fie problemelor de control la livrarea pe $antier;

2. existenp unor bulgiri de material argilos a cHror suprafati este uscat2 $i care nu mai pot fi p u ~ i corect in operi;

3. existenta unor straturi cu grosimi variabile, insuficient compactate ~i necontrolate in execufie, conduclnd la aparitia la partea inferioari a stratului de etanvare a unor zone cu densitate mai mici ~i putin intrepitrunse;

4. racordarea defectuoasi a unei porfiu~ii compactate cu aka, sau a unei zone noi cu alta deja realizati, i n c l d n d pofliuni de pimlnt natural permeabil iiltre ce!e d w i zone;

5. controlul insuficient ssu neadecvat al densitatii volumice h stare uscati $i a umidititii in timpul procesului de compactare;

6. protectie neadecvati sau insuficientg contra uscirii straturilor realizate; 7. grad de saturare insuficient al materialului de pus in operi; 8. eroziunea intern5 a argilei pe parcursul exploat2rii depozitului; 9. eroziunea argilei de-a lungul sistemului de drenare, inglobat in stratul de

etanvare (in practica actuali se recomandi irnbinarea tuburilor drenante cu un amestec de p8mlnt imbogitit cu bentoniti);

10. forfecarea stratului de etanvare prin tashi diferentiale, in cazul unei capacititi portante reduse a terenului de fundare;

11. alunecarea stratului de etanvare pe taluzurile depozitului; 12. probleme diverse: giuri prost acoperite provenite de la picheti sau de la

preleviri de probe pentru control.

Sintetidnd, se remarcii faptul cH exist% doui grupe mari de probleme: o legate de natura $i proprietitile geotehnice ale argilei, pe baza cirora se

alege materialul pentru a asigura o permeabilitate c&t mai redus8, care si-i permit2 rolul de etanqare ca $i un componament mecanic corespunzitor in lucrare (reistents la eroziune, capacitate portanti). legate de punerea corecti in operi a argilei $i implicit de controlul de calitate pe parcursul realiz2rii lucririi.

3.4.2. CONSIDERATII ASUPRA FACTORILOR CE INFLUENTEAZA PERMEABILITA TEA ARGILELOR

fn general, penneabilitatea unui pimlnt se exprimi prili coeficientul de permeabilitate k, care poate fi determinat in laborator (direct sau indirect prin incerciri diferentiate in functie de tipul de pimint) sau in-situ.

Coeficientul de permeabilitate pentru argilele naturale intacte este estimat in literatura de specialitate intre + 1 0-9 mls. Dacl argilele devin fisurate in unna unor procese fizice de tip umezire - uscare sau ingher - dezghet, valoarea lui k creSte rapid, stabilidndu-se intre 5.10.' ~i 3.1 0.' mls.

in ceea ce priveste permeabilitatea -argi!elor tclburate, p ~ w in operl prin compactare, coeficientul de permeabilitate este influentat de o serie de factori.

in acest sens, Terzaghi Pnci din 1922 a semnalat cti la argilele remaniate, permeabilitatea depinde atiit de porozitate cat $i de modul de preparare a argilei pentru compactare, ca ~i de modul de compactare.

Un studiu al lui Mitchell [I9651 detaliaza de asemenea o serie de aspecte, relevlnd cZi o argili compactatl prezintl doui tipuri de porozitqi:

o porozitatea in masa argiloasl, ce corespunde unei microstructuri foam fine, la scara particulelor solide, sau la scara k w i l o r . porozitatea intre bulgtirii de argili, ce corespunde unei macrostructuri create prin diverse fenomene incluztind excavatia, transportul, punerea in operl, remanierea cu utilajul ~antierului.

Coeficientul de permeabilitate a unei argile compactate depinde Pndeosebi de cea de-a doua porozitate.

Pentru a obtine o permeabilitate c2t mai redusl, echivalenti cu cea furnizatZ de primul tip de porozitate, trebuie ca in procesul de punere in operi s l se realizeze o conlucrare ciil mai str2nsi la nivelul suprafetelor bulgtirilor argilelor $i a straturilor. Aceasta se poate obtine in cazul argilelor plastice, deformabile far5 a se fisura, aspect verificat la argile omogene cu o umiditate superioarl limitei de ~lasticitate.

in acest sens Mitchell [I9651 a testat o argill remaniati, compactata intr-o forml Proctor la o anumita umiditate, apoi saturatti prin contra-presiune inainte de a determina permeabilitatea in stare saturati. incerctirile demonstre& (Fig. 3.12) cZ permeabilitatea in stare re-saturata depinde de umiditatea in momentul compactirii.

Cu cat argila este mai uscati la compactare (in raport cu optimul Proctor) cu atlt ea este mai permeabili. Astfel, o argill [Mitchell, 19651, compactatti la o umiditate superioarl cu cel putin doua procente fa@ de umiditatea optimi, prezint2 un coeficient de permeabilitate intre 10" $i 10" cmls. De aceea se considers c i referirea la umiditatea optiml Proctor nu este intotdeauna foarte riguroasi.

Umiditatea optiml a unei argile este destul de des (dar nu intotdeauna) apropiati de limita de plasticitate (fig. 3.13) $i de aceea adesea cele douti valori se confundz, Gcbndu-se ape1 law,,,, in specificatiile de compactare a straturilor c8nd de fapt ar trebui sl se faci referire la limita de frimlntare, wp , care permite explicarea schimbirilor de permeabilitate a unei argile compactate.

w (%) In compactarc

Figura 3.12. Variaria coefcientului de permeabilitare cu umiditate de compactare.

Limit% dc fmn&tan W,. Figura 3.13. Corela{ia intre umiditatea optimcj de compactare f i plasticifatea argilei

Diferentele mari ce se constat2 intre valorile coeficientilor de permeabilitate determinati in laborator $i cei determinati pe teren se pot explica prin urm&toarele aspecte [Chapuis, 19961:

> mgrimea bulgsrilor de argil2 p u ~ i in operft diferg mult de dimensiunea probelor de laborator, pentru care argila este dezagregata in bulgiri de maxim 1 cm3, umezia ~i apoi compactaa; pe ~antier, diametrul mediu a1 bulgirilor este in general in@e 5-10 cm, rar 2,5 cm $i ,nu se obtine un strat de argili foarte omogen;

P umiditatile pe teren pot varia in cadrul unui aceluiqi bulggre, de la o

valoare scHzuti in suprafa@, la o valoare mai mare in centrul acestuia, astfel, datoritii unui material prea uscat in suprafati adeseori nu se ajunge la o bun6 conlucrare intre bulgiri (In acest sens se recomandii o reducere pe cat posibil8 pc' pantier a dirnensiunilor bulgHrilor argilo~i);

> umiditatea maxim admisibili pe yantier este aceea care d l o capacitate portans suficienta pentru a circula pe argilH yi a o modela;

P umiditatea minimi pe $antier este la limita inferioari de plasticitate (fiimlntare) a argilei, astfei incdt atunci clnd argila are o umiditate w - wp . rezistenw sa, c.2 140 kPa [Biarez, 19721. Capacitatea portanti a argilei depinde de c,, la suprafata stratului fiind = ( x +2) c,, ;3 700 kPa. Aceasti capacitate portantii este necesar6 pentru alegerea utilajului de compactare (dimensiunile ~enilelor, presiunea pneurilor). in aceste conditii argila devine foarte gisu de modeiat. De aeeea este utilizat frecvent un compactor ,,picior de oaie" pentru a modela $i a compacta argila la umidititi apropiate de wp. Dintii acestui compactor trebuie s i aibH o lungime minimal2 de 15 (20) cm pentru a penetra yi a modela complet fiecare strat;

P fenomene datorate variatiilor de temperatu~ (uscare sau inghet); odaa argila compactati, ea nu trebuie si se usuce sau sH inghete ceea ce conduce la microfisurarea ei, caracteristicile de etanvare degradsndu-se $i infiltratiile mZrindu-se de ordinul sutelor sau miilor de ori in aceste situatii [Mitchell 19651. Astfel de fenomene se manifest% In general in zonele expuse ciclurilor uscare-umezire sau inghet-dezghet. in cazul in care un strat de etan$are din argil2 compactat6 riscH sH fie expus la variatii de temperaturi pe o suprafati intinsi, se pot prevedea urmitoarele mlur i :

- alegerea unei grosimi superioare adincimii de inghet yi suficiente pentru a asigura calitatea globali necesari;

- renuntarea la stratul de argilH ~i realizarea unui sistem de-etayare de alt tip (geocompozite sau geomembrane).

3.4.3. CERINTELE PENTRU STRATURILE DE ETANSARE DE B A Z ~ REALZZATE DIN A R G I ~ COMPACT AT^

RecomandIvile GLR [I9931 precizeaz5 cH sistemul mineral de etanvare trebuie s i IndeplineascH urmZtoarele conditii:

-minimizare a infiltratiilor yi a difuziei, aceasta determinlnd alegerea materialului, modul de compactare, grosimea stratului y i a valorii maxime a suprafncircirii;

-reisten$ la eroziune ~i penetrarea apei; -reisten$ la lixiviat, in ceea ce prive~te umflarea pimintului argilos; -capacitate de absorbtie a metalelor grele;

-nesusceptibilitate la tasiri $i capacitate de refacere i n ceea ce privevte plasticitatea (determinate de continutul de argili $ i de curba granulometrici).

Capacitatea de retinere a poluantilor s s te importanti pentru evaluarea efectului etanvirii tiind functie de incircarea exterioari, dimensiunea particulelor, morfotogia crisialelor, etc.

in acest sens se consideri c i etan$irile multishat posed$ un factor de siguranp mai mare decst o etanvare unistrat iar straturile foarte groase de argili pot crevte considerabil siguranw impotriva contaminirii.

Pentru o aproximare grosieri a capacititii de retinere a poluantilor, se folosesc: coeficientul de schimb cationic (CSC) $i coeficientul de schimb anionic (CSA).

in tabelul 3.1 se prezints valori uzuale ale acestor coeficienri pentru minerale argiloase:

Tabelul3.1. Coeficien!ii de schimb cationic ,vi anionic ai argilelor

Pentru realizarea $i verificarea materialelor argiloase in scopul respectirii conditiilor impuse de folosirea lor ca strat de etanSare, existi o serie de incerciri in-situ $i de laborator.

Astfel pentru alegerea unui material corespunzitor din punct de vedere geotehnic trebuie realizate urm2toarele investigatii: a) determinarea proprietitilor fizice $ i mecanice ale materialului de etanvare; b) determinarea caracteristicilor geotehnice ale terenului de fundare; c) determinarea caracteristicilor materialului de etan$are in situ.

Pentru determinarea naturii $i compozitiei materialului de etanqare ca $i a comportirii in raport cu lichidele se realizeazi incerciri dc laborator (conform metodologiilor $i STAS-urilor in vigoare) din care se obtin:

- compozitia mineralogici. - curba granulometrici; - umiditatea in stare naturals si de saturatie; . . - densititile in stare naturali $i a scheletului solid; - limitele de plasticitate, indicele de plasticitate $i indicele de

umflarea libera la ap& ~i lixiviati; continutul de materii organice; continutul de carbonat de calciu; coeficientul de permeabilitate fati de apH $i lixiviati. NOTA: PeT2G-u determinarea permeabilitdtii se recomandri incercarea de

compresiune triaxiald cu gradient hidraulic constant ,vi o presiune in celuid mai marc cu 30kPa decdt presiunea apei din pori Ezapele incercririi sunt:

- dispunerea probei compactate in celula trixialului; - saturnrea probei $i verificarea gradului de satura{ie, - coeficientul de permeabilitate se determinri la un gradient hidraulic

egal crr 30; - incercarea se continud pdnri la stabilizarea curgerii.

Pentru caracterizarea rnaterialului de etanvare din punctul de vedere a proprietarilor mecanice se pot efectua incercgri de:

- compresiune $i umflare i n edometru; - compresiune triaxiali sau forfecare direct&; - compresiune monoaxial&; - erodabilitate.

Tin2nd cont de efectele deosebite pe care le are modul de punere in operZ a stratului de etanvare de baB alcatuit din argile locale, asupra functiilor pe care acesta trebuie s i le indeplineasc8, se prezint8 unele aspecte practice ce trebuie avute in vedere la realizarea acestor lucriiri.

Pregdtirea stratuiui suport in afara cerintelor previzute in mod expres in diferitele norme internationale

referitoare la alegerea unui teren de fundare stabil cu o grosirne de min. 5 m ~i un coeficient de permeabilitate k < 10" mls (a se vedea capitolul 2), acesta trebuie pregitit Ynainte de avternerea stratului de etanFre. Pentru a asigura funcria de suport, pentru sistemul de etangare terenul trebuie sB atingi un grad de compactare de minim 90%.

Materialul argilos de etansare Materialul argilos provenit din surse locale trebuie cercetat din punct de

vedere geotehnic (vezi § 3.4.3). Spre exemplificare se prezina unele valori iimiti previzute in normele internationale [Monjoie ~i al., 19921:

continut granulometric: minim 20% panicuie cu diametrul < 20p maxim 10% material necoeziv cu diametrul < 2,5 cm

Ip = l0+30 (40) % (se atrage atentia c& piminturile cu plasticitate mare

sunt dificil de pus in ope6 deoarece in stare uscat: (inainte de compactare) bulglirii sunt duri $i dificil de spart, amogenizat ~i hidratat). - cantitatea de carbon organic sa nu depl$eascl 10%. cantitatea de carbonat de calciu sH no depH~eascH 20%.

Modalit@i depunere in oper6 Se recomandH realizarea unei piste experimentale cu dimensiuni minimale

ce vor depisi de 3 ori cele ale utilajelor de compactat. Pe aceasti pisti se pot determina in afara parametrilor de compactare $i valori ale penneabilit%tii in situ.

Elementele variabile cere intervin in procesul de punere in oper%, Tn conformitate $i cu cele aratate in subcapitolul3.4.3 sunt:

Umidftatea optimri de compaclare, care sH conducH la cea mai bung permeabilitate $i care nu corespunsie Tgto!deaua =lei ce asiguri pd., pe curba Proctor (fig. 3.14).

Curba de saturatie

Figura 3.14. Curbd de compactare Proctor.

Se remarcl astfel cL permeabilitatea cea mai sc&utZ se poa$s obfine la umidititi cu 1+7% mai mari decit umiditatea optimli Proctor. Acesr aspect de d a t o r e d faptului c i bulgarii de argili inainte de compactare sunt cu at2t mai deformabili $i mai u$or de amestecat cu cit sunt mai umezi.

Dimensiunea bulgririlor de argilri Tnainte de compactare infiuenteaz2 puternic permeabilitatea.

in tabelul. 3.2. se prezint5 variatia permeabilit5tii pentru un .acela$ p i d n t fn functie de diferite dimensiuni ale bulg%riIor, compactat la diferite umiditlti.

Tabelul3.2. Variatia permeabilitljfii cu dimensiunea buigdriior de argili

De aceea se recomandii ca $i la lncercarea Proctor sB se. urm5reascB apropierea dimensiunilor agregatelor argiloase cu cele din teren.

Tipul utilajului de compacrare $i discontinuitG[iie intre straturile compactate i n f l u e n t e ~ obtinerea unei permeabilititi cit mai reduse. Compactarea cu amestecarea pirnintului, realizatH cu ajutorul ,,piciorului de oaie", conduce la rezultate mai bune in acest sens, prin raport cu wmpactarea, static8, a$a cum rezula din figura 3.15.

Aceasta se explic5 prin distrugerea in timpul compactirii a bulgHrilor de pHm&nt.

Figura 3.15. Curbe de compactore pentru diverse procedee.

Totodat5, se recomandi ca lungimea elementelor in relief de pe compactor s i fie c3t mai mare pentru a ajuta la omogenizarea discontinuititilor de pe straturile compactate, care pot constitui cii preferentiale de scurgere a lichidelor. Lungimea picioarelor de oaie poate de fi de cca. 20 cm pentru a traversa complet straturile de argili compactatii de 15t20 cm ~i pentru a pihunde chiar in stratul suport deja compactat.

in cazul realiarii etan~irii argilose prin compactare pe pante, straturile pot fi paralele cu panta sau orizontale (Fig. 3.1 6).

Straturi paralele

pamint necoeziv

Straturi orizontale

Parnint necoeziv

Figura 3.16. Compactarea pe panre.

Controlul de calitate in executie In ceea ce priveyte recomandirile de control al calititii executiei, in

tabelul 3.3. sunt preluate pentru exemplificare cerintele din normele internationale referitoare la materialul pus in operi, cu mentinea ca probele din teren s i fie prelevate de preferinti5 din zonele de contact dintre straturi.

in afara acestora se recomandi un control vizual sistematic urmsrindu-se ritmicitatea activiatii utilajelor, numBrului de treceri realizate pe strat, grosimea straturilor, eventualele incluziuni de materiale grosiere in argile etc.

35. ASPECTE CARACTERISTICE LEGATE DE FOLOSIREA PRODUSELOR GEOSWTETICE $1 GEOCOMPOZITE CA STRAT DE ETANSARE

3.5.1. CRITERIIDE CARACTEREARE SZALEGERE A PRODUSELOR GEOSIATETICE PENTRU REALIZAREA DISPOZZTIVELOR DE ETANSARE

Produsele geosintetice sunt materiale sintetice folosite in asociatie cu pirnintul indiferite scopuri, in functie de proprietstile lor fizice ~i mecanice y i de rolul pe care il pot indeplini.

Pe plan mondial exist2 urmitoarele grupe mari de produse geosintetice:

o geotextile (produse permeabile care pot fi folosite ca filtre, drenuri, elemente de separarie sau ranforsare, etc.);

o geomembrane (produse practic impermeabile cu rol de etan~are); geogrile (retele sintetice cu rol de ranforsare); geocompozite (produse compozite de materiale sintetice ~i naturale cu rol in special de etanyare sau ranforsare);

o geodrenuri (drenuri sintetice).

Dispozitivele de etaqare din geosintetice, indiferent data se refer8 la etangarea de suprafag, lateral% sau de bazii, au rolul de a minimiza schimbul de lichide ~i dcgaze intre deveurile stocate ~i mediul exterior.

in general, dispozitivele de etanSare din geosintetice sunt compuse din 3 structuri suprapuse:

- protectie (eventual) - etangare - suport (eventual)

Dispozitiv de etan$are prin geosintetice

Structurs de protectie (eventual)

Structura de etan$are

Structura suport (eventual)

Fiecare din aceste structuri p a t e fi formati din unul sau mai multe materiale.

Sfructura de etanjare reprezinti partea esentiali a DEG $i poate fi realizati in diferite moduri:

a) ' Etan~are combinati (geomembrani 1 material argilos, Fig. 3.17) Avantajul acestei structuri se bazeaza pe complementaritatea caracte-

risticilor mecanice, hidraulice $i chimice a doul materiale. Eficacitatea este cu atAt mai mare cu &t contactul intre do^ materiale este

mai strlns, astfel incat s l reducH scurgerile de interfat&

Structuri de protecGe

I-+ Geomembrani

StructurH suport

Figura 3.1 7. Etan~are combinati,

b) Etan~are dublii prin geomembrane (Fig. 3.18) Aceasti structurl este considerata ca un sistem. Datorita drenlrii realizat

prin georeteaua intermediarl, sarcina hidraulicl de deasupra geomembranei inferioare este foarte mica, ceea ce, global, conduce la infiltratii foarte slabe.

I- t Geomembrani

-1 I Geomembrani -. - -

Structuri suport

Figura 3.18. Etayare dubli.

c) Etanvare combinati dubli (geomembrani I material argilos, Fig. 3.1 9) Aceasti structuri este o combinare a celor doui cazuri precedente $i

cumuleai% avantajeie lor. in anumite cazuri este posibill inlocuirea stratului de material argilos printr-un geocompozit bentonitic.

x x x x x x x x x x x ~ x x x x x x x ~ x x x t Georetea

Structur5 suport

Figura 3.19. Eraware combinafri dubla'

Criteriile de alegere a structurii de etanSare (DEG) difer5 dupi pozitia ei (de suprafa@, laterall, de bazfi)

Parametrii principali de alegere sunt: - compatibilitatea chimici a geomembranei cu de~eurile stocate

(concentratiile, pH-ul, temperatura, prezen$ solventilor $i a hidrc- carburilor)

- performantele mecanice necesare asigurlrii continuitltii barierei de etan$are in faza de deschidere ~i de exploatare a zonei (rezistentele la poansonare dinamici $i statics).

Pe suprafetele inclinate (etanvlri laterale), caracteristicile de frecare $i comportament la lntindere devin prioritare. Caracteristicile de frecare ale unei geomembrane, lisl sau texturati, depind de eforturile normale $i de suprafelele de contact ale materialelor din mediul respectiv. Atunci ~ 2 n d materialul de contact este plmlntul, geometria de suprafafa a geomembranei trebuie s i fie cornpatibill cu granulometria pamdntului respectiv.

in functie de tipul de produse geosintetice uiilizate, se .urmlre$te ca eforturile $i deformatiile prognozate sl fie compatibile ou comportamentul mecanic al produselor. h special pentru geomembrane, deformatia admisibili este net inferioarl valorii de rupere, iar raportul intre deformatia admisibill $i valoarea la rupere variazl in functie de natura ~i de structura geomembranei.

Penhu sistemul de etanwre de suprafati, exigentele mecanice se pot dovedi mai importante declt cele chimice.

Atunci cdnd in stratul de etan9are se utilizeazi geocompozite bentonitice trebuie s i se ia in considerare q i urmitoarele aspecte:

- functia de etan$are nu este asigurati decdt dupi hidratarea cu apB a bentonitei;

- o suprasarcini minimali este necesari inaintea hidratirii cu ap i pentru asigurarea etanvirii ~i a controla umflarea bentonitei;

- in cadrul calculelor de stabilitate trebuie s i se ia in considerare nu numai caracteristicile de frecare cu alte materiale dar ~i rezistenta la frecare interni a geocompozitului.

in tabelul 3.4 este prezentat componamentul diferentiat a1 geomembranelor in functie de tipilo;.

Tabelul3.4. Comportarea geomembrunelor

in tabelul 3.5 sunt prezentate funcfiile realizate de componentele unei structuri de etanSare.

Structura suport poate fi realizatfi in diferite solutii provenind din diverse asociatii de materiale.

Principalele solutii sunt: suport din geotextile (Fig. 3.20a), geotextile ~i materiale granulare (Fig. 3.20b), geocompozit de drenaj (Fig. 3.20~).

, ,

Comports- ment general

..,( ....,...... , ..,.,... ... .---.---- -.-..--.--.

Bare , , Bua

Raze a b c

Figura 3.20. Solutii pentru structura suporl.

I I Pentm un efort I I Elastic Plastic vasco-

plastic VLscoelastic

Tabelul3.5. Funcfiile elementelor etaqarii

Structura suport are ca obiect crearea unei interfete care oferii maximum de securitate intre stratul de e tan~i ta te gi baza depozitului de degeuri, care, de multe ori, nu prezintti toate caracteristicile de planeitate, portan@, etc.

in cazul cand baza depozitului prezintTi riscuri de subpresiune legate de prezenp apei (izvoare, pinza freatic8) sau de gaze (materii organice in descompunere, degeuri) este necesari prevederea +i a unei componente de drenare in structura suport sau sub aceasta.

Functiile componentelor structurii suport sunt prezentate in tabelu13.6.

Tabelul3.6. Funcpile elemenlelor sfructurii suporl

Structura de proteqie poate fi realizat5 prin diferite asocieri de materiale, dintre care se exemplifici:

- protectie din geotextile (Fig. 3.2 1 a); - - protectie din geotextile ~i materiale granulare (Fig. 3.21b); - protectie prin geotextile, geop-ile $i materiale ganulare (he exem& pe

pante, Fig. 3.21~).

Figura 3.21. Solufii penfnr sfructura de protecpe

Pentru alegerea solutiei optime trebuie s i se aib5 in vedere o sene de considerente:

-in cursul con$tmctiei $i exploatgrii unui depozit de deveuri, structurile de etangare pot fi supuse la eforturi provocate fie de alte materiale cu care sunt in contact, fie de citre structurile mai indepirtate (greut&?i, impingeri, fieciri datorate de~eurilor sau utilajelor);

-rezistenfa geomembranelor poate fi de asemenea modificati de conditiile de mediu (chimice sau termice);

-natura structurii de protectie depinde nu numai de caracteristicile ~i de comportamentul structurilor suport yi de etangare ci $i de structura depozitului de depuri (solutie C O ~ S ~ N C ~ ~ V ~ , dimensiuni, natura deyeurilor).

Structura de protectie poate s5 contin5 de asemenea elemente de ranforsare spre a evita producerea de deformatii importante la structura de etm$are, ca unnare a stBrii de eforturi.

Este, de asemenea, necesari verificarea stabiliatii structurii, in special in cazul celor instalate pe terenuri d a t e in panti.

in tabelu13.7 este prezentat rolul componentelor unei structuri de protectie.

Tabelu13.7. Rolul elementelor slrucmrii de protecfie

3.5.2. PRINCIPII DE DIMENSIONARE A SISTEMELOR DE PROTECTIE DIN GEOSINTETICE

Pentru proiectarea pHrtilor constitutive ale depozitelor, in general, sistemele de etanpre $i drenare sunt privite in ansamblu.

Dimensionarea sisternelor artificiale de etan+are $i drenare a zonelor de ingropare tehnicH a de~eurilor este de fapt o combinare a exigentelor minimale bazate pe o'dimensionare inginereasci ~i a aplicHrii unui numk de reguli empirice, in spiritul principiilor prezentate in 5 3.3.

Metodele de dimensionare a componentilor sistemelor artificiale de etanSare- drenare sunt bazate pe conditiile intAlnite in teren $i pe propriet2tile componentelor, determinate in laborator.

Materialele studiate vi utilizate sunk q a cum s-a mai aritaf g e o m e m h e , geotextile, argile vi straturile drenante pe b a s de nisip sau pietri?.

Utilizarea metodelor de dimensionare bazate pe performanrele produselor, permite inginerului sEi evalueze intr-o rnaniea convenabilh nivelul de siguran@ a1 ansamblului structurii.

Trebuie, insh, tinut cont c i pe timp foarte indelungat, comportarea materialului utilizat nu este inci perfect cunoscuti3 in conditiile deosebit de severe ca cele int%lnite in etanSarea depozitelor de degeuri (agresivitate chimici, atacuri biologice, presiuni mecanice importante, tasiri ale terenului - suport, tasarea de~eurilor, uscarea vi modificarea chimich a argilelor vi bentonitelor).

Existi in general o serie de date de comparatie, dar persisti inci un anumit grad de necunoavtere. Acesta este motivul pentru care dimensionarea componentilor sistemelor de etanSare - drenare se realizeazi uzual intr-o manierh conservativi, impunlnd valori minimale.

Metodele de dimensionare sunt bazate pe ecuatii de echilibru specifice. Evaluarea eforturilor se face pentru fiecare element component luat in parte.

Ecuariile de echilibru sunt reprezentate ca o sumi a fortelor care actionead asupra unui corp in echilibm: sum& ce trebuie s i fie egal3 cu zero intr-un plan dat.

in general, aceste metode fac abstractie de conditiile de compatibilitate a deplasirilor. Dar tocmai aceste conditii devin critice in mo~nentul in care, in sistemul artificial de etanyare coexisti materiale at% de diferite din punct de vedere al deformatiilor precum argile, agregate sau nisipuri pe de o parte yi geosintetice pe de alt8 parte.

Atunci cind performantele materialelor sunt cunoscute, se poate defini un coeficient de siguranti, ca fiind raportul dintre rezistenta materialului ~i efortul suportat.

Un coeficient de siguranfi egal cu unitatea devine suficient pentru a evita depiSiri ale limitelor admise. Din nefericire dificultatea de a aprecia performantele limitelor diferitelor materiale ~i a conditiilor exacte de exploatare impune proiectantului s.5 considere un coeficient de siguranti mai mare ca unitatea.

Proiectantul este totu$i obligat sB verifice cB valorile limiti propuse pentru coeficientul de siguranti acoperi? in intregime datele relative specifice situatiei pe care o studiw.

Dimensionarea unui dispozitiv de etanvare-drenare a zonei de ingropare tehnici a de~eurilor reclamH un anumit numir de considerente de dimensionare clasate in ordinea prioritfi!ilor.

Aceste prioritiFi de dimensionare sunt date i n tabelul 3.8. pentru a evidentia caracteristicile cirora trebuie sH l i se acorde o atentie deosebitH.

Cea mai importanti prioritate corespunde modului de rupere care ar putea avea consecinte catastrofale En ceea ce prive~te durabilitatea de folosire a zonei de ingropare tehnici a de~eurilor .

Acela$ tip de considerente este valabil pentru dimensionarea etan~2rilor de suprafati al unui depozit de de$euri (Tab. 3.9)

3.5.3. CRITERII $1 RECOMANDARI PENTRU CONTROLUL $I PUNEREA h OPERA A GEOSINTETICELOR PENTRU PROTECTIA TERENULUI DE FUNDARE

La punerea i n operg a sistemelor de etanvare - drenare alcgtuite din geosintetice, controlul urmire~te diferite aspecte:

> pentru terenul ce constituie baza depozitului sau srratuvile suport pe care se a$ea&i structurile de etan~are: = geometria, nivelmentul, planimetria. topografia, pantele;

natura materialelor (granulometrie, pietre, d i c in i , gmdul de cur@enie.) capacitatea portan& umiditatea;

Tabel 3.8. Prioritqi de dimensionare pentru sisteme artificiale de etangare - drenare afinduiui gi ialwuriior depozirelor de deqeuri

- ransmitivitate

8 - imbaminire I 1 I I 1 1 I I I ?

Legend&: G.M.B. - geomembrans G.T.X. - geotextile S.C.L. - sistem de colectare a lixiviatilor 1 - prioritate important& 2 - prioritate medie 3 - prioritate mica n.a. - neaplicabil

Tabelul3.9. Prioritdti de dimemionare penrru sisteme artificiale de etanpre - drenare de suprafa[d a depozirelor de deqeuri

LegendG: S.C.G. - sisteme de colectare ale gazului G.M.B. - geomembrane S.C.E. - sistem de colectare a apa 1 - prioritate important2 2 - prioritate rnedie 3 - prioritate mica n.a. - neaplicabil

existen@ unor plmcte deosebite: dimensiune, amplasament, starea suprafetei traseulu~ de ancorare, suportul c&ninelor, a puprilor de colectare, etc.;

9 pentru pmdusele ce intri in componenv sisternelor de etmpre (geosintetice):

conformitatea produsului livrat: aspect, verificarea rulourilor, etichetare, f i ~ e de control, material certificat. manipularea rulourilor: descircare, depozitare, aprovizionarea pe ~antier; prelevarea de e~antioane ~i testarea lor; conditii climatice la punerea in opera, timp de expunere la intemperii qi raze ultraviolete; acoperire, asamblare, racordiri diverse: ancoriri, drenuri; lestare provizorie; grad de cur2tenie inainte de stratul urmitor.

P pentru materiale granulare ce intri in componenfa sisremelor de drenare:

natura $i originea materialelor, granulozitatea, angularitatea, permeabilitatea.

= conformitatea de punere in operi cu procedurile prestabilite

Frecventa controlului depinde de: nivelul de risc $i consecintele acestuia asupra tiabilititii geosinteticului respectiv; cantitatea de geosintetice folosite pentru realizarea depozitului $i existenla certificatelor pentru produse.

Frecvenp controlului poate fi: * = frecvenm redus2 * * = frecvenm medie * * * = frecvenm ridicat2

Nivelul controlului unei caracteristici specitice se stabile~te in conformitate cu functia geosinteticului in lucrare, 'in tabelul 3.10 tiind date unele recomandari in acest sens.

Aceste incercari se fac pentru geosintetice la livrarea pe $antier. Ele nu inlocuiesc controlul de fabricatie cu toate caracteristicile sale.

Folosirea geosinteticelor implicli acordarea unei atentii deosebite pentru stocarea ~i manipularea produselor, in conditii care s i nu afecteze proprietitile lor de fabricatie.

Astfel, locul de depozitare trebuie d aibi o suprafa@ plan2, uscat2 cu o portant2 suficiena care s2 permit2 circulatia vehiculelor de transport qi manipulare.

De asemenea trebuie s2 se realizeze conditiile de depozitare necesare in functie de natura geosinteticului asigurindu-se protectia lor contra intemperiilor, a razelor ultraviolete, pietre, cuie $i a oricirui factor care ar putea s i le modifice comportamentul.

in general geosinteticele sunt manipulate manual sau cu utilaje mecanice. Ele nu pot fi trase, tirite pe pimint sau puse in contact direct cu diferite unelte.

TabeluL3.10. Niveiuri de controlpentru geosintetice

La punerea in oper3 propriu-zis8 a geosinteticelor se impune urmfirirea $i respectarea unor condirii $i activit5ti specifice:

D conditii de instalare: nici un material nu se va monta Fn conditii climatice defavorabile (pe ploaie - in afar5 de cazul ~i produsele specifice, pe ninsoare, in noroi, vdnt violent, la temperaturi extreme - se va evita montarea geomembranelor la temperaturi inferioare valorii de 5°C sau superioare celei de +35"C).

P pozi;ionarea geosintelicelor: se va urmiri En special: respectarea dimensiunilor minimale de acoperire ~i de ancorare ca ~i tehnica sudurilor corespunzitoare (la asamblare suprafata s i fie curata ~i uscats). Pe taluzuri geosinteticele trebuie derulate cu atentie, Fn general de sus in jos. Se interzice, in principiu, circulatia vehiculelor pe geosintetice.

9 lestarea: dupi pozitionare geosinteticele hebuie lestate pentru a rezista la efectul vdntului. Lestarea se stabile~te i n functie de conditiile de v&nt previzibile, putiind fi realizati? din saci cu nisip sau alte materiale (pneuri. cu aer) dispuse regulamentar. Lestarea poate s5 r2mdni pe loc pln5 la awperirea cu stratul urmitor. Lipsa lestlrii poate produce importante pagube materiale.

D controlul sudurilor se rea l i zed prin: control nedistructiv care permite evaluarea continuitstii sudurii (examen vizual, trecerea unei jet de aer comprimat sau ultrasunete, clopot de vid, punerea sub presiune hidraulics sau pneumatics a canalului central \a1 unei suduri duble,

metode electrice) sau control distructiv care permite evaluarea rezisten{elor mecanice a materialelor din zonele de contact (incercarea de tractiune I jupuire sau incercarea de tractiune I forfecare). Controalele nedistructive se fac in general la totalitatea sudurilor iar cele distructive sunt realizate in functie de indicatiile specifice (de exemplu: un control la fiecare 200 m.1. efectuat in zonele sensibile - tranyee de ancoraj).

> racordinile la punctele speciale necesiti o mare atentie. La depozitele de stocare gi la periferia acestora, exist5 la unele tipuri de lucriri puncte speciale in care realizarea ansamblurilor este mai delicati, unde apar zone de tasiri diferentiale, care trebuie s i fie preluate de sistemele de etanvare - drenare din geosintetice farit ca acestea s i sufere ruperi sau avarii, ceea ce se poate obtine prir! foloskea geoshteticelcr de ranforsare, dale de repartitie, tratare cu materiale adecvate.

P reparqtiile se efectueazi tot cu produse geosintetice sudate in porfiunile avariate ~i care trebuie supuse la un nou control.

P controlul de ansamblu reprezina ultima fazii de control $i este la inceput vizuali, verifickndu-se daci pt3rfile de etanvare nu au suferit distmgeri accidentale ulterioare montirii geomembranelor. Un control global se poate realiza prin punerea sub apt3 a lucrllrii. Aceasta tehnici este eficace dar necesiti ca un sistem'de drenare s i fie pus direct sub etan$are spre a putea identifica o scurgere de ap i in caz de pierderi $i, de asemenea, fundul lucririi s i fie compartimentat pentru a puke; localiza defectul respectiv. Lucrarea poate fi controlatg la terminare cu ajutorul unui dispozitiv electric specific, compus din senzori montati sub geomembrani sau deasupra $i capabili s i deceleze $i si localizeze defectul de etanveitate (a se vedea capitolul4).

Pe parcursul exploatkii depozitului se recomandi monitorizarea acestuia $i a intregului amplasament.

MONITORIZAREA PENTRU URMARIREA h TIMP A EFECTULUI PREZENTEI DEPOZITELOR DE DESEURI

ASUPRA TERENULUI DE FUNDARE

4.1. MONITORIZAREA TERENLTRTLOR DE FUNDARE POLUATE

Evaluarea contaminiirii unui amplasament poluat cuprinde o serie de etape pornind de la sinreza informatiilor existente, urmaa de o serie de investigatii pe teren yi in laborator.

in tabel~ll 4.1 este prezentatti o schemii a principalelor activiti%ti in scopul investigirii poluirii unui amplasament.

Amplasarea unor depozite de materiale, reziduuri provenite din diverse activitiiti, chiar in conditiile apliciirii unor solutii constructive controlate, implicSi urmirirea in timp a efectului prezenwi acestora asupra mediului in general y i a1 terenului de fundare in particular.

in acest sens devine obligatorie monitorizarea zonei ce poate ti influenptii de existenp depozitelor de de~euri:

Principalele aspecte urmirite in cadrul monitorizarii sunt: P depistarea oriciiroiror pierderi de lichide poluante (lixiviati) in terenul de

fundare in cadrul zonei vadoase; 9 depistarea oriciror pierderi de lichide poluante (lixiviati) la nivelul apei

subterane. P depistarea oriciiror pierderi de substante poluante in mediu. 9 depistarea oriciror defectiuni in sistemul constructiv, mai ales la nivelul

stratelor protectoare.

4.2. MONITORIZAREA ZONEI VADOASE A TERENUWOR DE FUNDARE

42.1. DESCRIEREA ZONEI VADOASE

Zona vadoasii este protilul hidrogeologic cuprins intre suprafap terenului natural ~i suprafap proximului acvifer. Aya cum au remarcat o serie de autori [Davis $i de Wiest,1966], [Bouver, 19781, [USEPA, 19861, termenul de zoncj vadoasLi este preferabil termenului mai des folosit de zoncj nesaturatcj deoarece in acest spatiu apar frecvent regiuni saturate. Davis vi de Wiest [I9661 au subdivizat zona vadoasi in trei regiuni descrise ca: zona superioar% (soil zone), zona vadoasii intermediarg ~i zona ascensiunii capilare (Fig. 4.1).

Tabelul4.1,. S

chem

a ac

ti~

:it~

ilor

pen

tr~

r in

vest

igar

eapo

luiir

ii un

ui a

mpl

asom

er~

l -

-

STU

DII

DE

TE

RE

N

I - I

stor

icul

am

plas

amen

tr~

lui

C

b

Stud

iul

docu

men

tari

ilor

exis

telit

e 9 V

izita

rea

ampl

asam

entu

lui

I11 - P

rele

vare

a pr

obel

or - a

aali

ze d

e te

ren

P

Prel

evar

ea p

robe

lor

de p

ilnid

nt ~i

de

apl (

even

tual

de

gaz)

- p

e ba

za u

nei

rete

le tr

idin

iens

iona

le

9

Prel

evar

ea p

robe

lor

de a

pi d

in s

trat

ill fr

eati

c -

din

piez

omet

rele

car

e se

gls

esc

in a

mpl

asam

ent,

situ

ate

pe c

ontu

r sau

rea

lizat

e sp

ecia

l pe

ntru

exp

etti

zi.

STU

D11

DE

LA

BO

RA

TO

R

TI1 -

Ana

lize

gi s

tudi

i de

com

port

amen

t fi

zic,

chi

mic

qi m

ecan

ic

> St

udiu

pre

limin

ar:

anal

iza

ames

tecu

lui p

imdn

t - a

pl d

in a

mpl

asam

ent

lden

tifi

care

a po

luan

tilor

care

se

glse

sc in

am

plas

amen

t; A

lege

rea

tras

orilo

r;

Opt

itni

zare

a $i

valid

area

met

odol

ogiil

or d

e ex

trac

tie ~

i an

alis

. 9

Ana

lize

pe f

ieca

re p

robi

pre

leva

ta a

pol

uant

ilor

sel

ectio

nati

din

stud

iul

prel

imin

ar.

9

Stud

ii de

com

port

amen

t:

Sta

bili

tate

bio

logi

ci;

Com

port

area

pri

n ra

port

cu

apa

a pr

obel

or d

e pl

mln

t;

4

Pro

prie

titi

mec

anic

e.

1%

'- B

ilan

tul

polu

srii

>

Nat

ura

$i am

ploa

rea

polu

bii;

9

Mig

rari

de

polu

anti

in p

reze

nt ~

i viit

or.

I zona I 1 1 vadoad I I I lntermedlara

subterane ( - zona de

ADa dln porll neconectatl

Apa dln ~egatuii~e chlmlce cu roca

Figura 4.1. Clasificarea apei subterane

Zona superioar6 Mi~carea apei in aceasti3 zoni apare, de reguli, ca o curgere in mediu

nesaturat reprezentati prin infiltratie, percolare, redistributie ~i evaporare. Adhcimea zonei superioare poate varia in inte~alul l+lO m. in acest interval pot sH apari orizonturi argiloase care pot determina apari!ia unor ,,acvifere suspendate".

Apa este retinuti in pimint de foqe de adeziune, coeziune $i circulH sub actiunea focei gravitationale.

Atractia dintre moleculele de apH precum $i cea dintre moleculele de api $i suprafag particulelor de pimhnt determini aparitia unei pelicule lichide la suprafap particulelor solide. Atunci cind sunt depiqite valorile fortelor de

ascensiune capilarg, apa incepe s i percoleze catre adincime sub efectul f o ~ e i gravitqionale.

Zona vadoasd inrermediarci in bazinele aluviale aceasti zonH poate avea grosimi de sute de metri, astfel

in& zona nu mai poate fi considerati ca fiind uniforml 8i omogenl. Aceste bazine pot contine micro $i macro lentile de prafuri $i argile intercalate in nisipuri $i pietriguri. Zona vadoasl intermediars se gisegte initial in stare nesaturat%, dar unele regiuni ale sale pot primi fluxuri de apl infiltraa de la suprafap. Aceste infiltrarii pot conduce la aparitia unor acvifere temporare sau permanente avind patul la suprafap intercalatiilor putin permeabile.

Zona ascensiunii capilare Aceastg zonh se dezvolt2 din baza zonei intermediare nesaturate pin8 la

suprafap acviferului principal. Ea este caracteriat5 pric prezenm apei in conditii de saturqie sau aproape de saturatie. i n general grosimea zonei de ascensiune capilarl este cu atit mai mare cu c5t depozitele geologice sunt mai fine (Fig. 4.2).

4.2.2. MONITORIZABEA LICHIDULUI DIN PORI~N AMPLASAMENTBLE DEPOZITELOR DE DESEURI

Pentru alegerea tehnicilor adecvate de monitorizare este absolut necesar sg se realizeze o apreciere cit mai corecti a capacitgtii de stocare a lichidelor $i o determinare exact% a fluxului de curgere En zona vadoasl.

Proprietiltile fizice care determini capacitatea de stocare sunt: - grosimea total2 a zonei vadoase; - porozitatea, densitatea, umiditatea; - caracteristicile fazelor solid& lichidl $i gazoasa ale pamintului - capacitatea de cimp (retentia specificg); - debitul specific; - porozitatea efectivi.

Informatii tehnice privind determinarea acestor propriettiti sunk date Pn lucrgri de referin@ cum ar fi: Davis $i de Wiest [1966], Bouwer [I9781 $.a.

Curgerea apei prin zona vadoasH este un fenomen complex care include variatii ale gradului de saturatie $i variatii ale proprietatilor fizice ~i hidraulice ale terenului.

Exisa dificult5ti majore in descrierea migciirii apei in zona vadoasH legate de estimarea timpului de tranzit a1 apei $i poluantilor. Exist5 o serie de metode indirecte pentru determinarea fluxului de lichide En wna vadoash referitoare la:

- infilwiile de la suprafap terenului; - curgerea in zonele nesaturate; - curgerea in zonele saturate.

Figuru 4.2. inilfimea uscensiunii cupilare

in cele ce urmeazii vor fi prezentate unele metode privind descrierea geotehnicg - hidrogeologici a zonei vadoase prin intermediul relatiei hmiditate - tensiune, monitorizarea lichidului din pori $i d teva tehnici pentru determinarea indirecti3 a umiditBtii terenului.

Relatia umiditate - tensiune in zona vadoasi, apa se ghevte in porii pimintului, in spatiile capilare ~i

sub form8 de pelicule aderente pe suprafa@ fazei solide. Apa este atrash de particulele minerale g i tinde s l adere la suprafata acestora

datorit8 foqeior de tensiune superficiail. Cu cit spatiile capilare sunt mai tnguste, cu atit tensiunea es:e mai mare.

Din acest motiv este mult mai dificil sa se extragh apa din phminturile argiloase d e d t din nisipuri chiar Pn cazul in care cele doufi materiale au umidithti identice.

Figura 4.3 prezinta rezultatele unei cercetari realizate de Soilmoisture Equipment Corporation [I9831 in vederea determinhrii curbelor umiditate- retentie. Presiunea se m&oari in bari (I bar = 1 o6 dyne / cm' = 100 kPa = 750 mm coloani de mercur = 1020 cm coloadi de aph).

I

10 arslli nlslpoas2 flna Pachappa

suctlunea parnSntuiul (ban

Figura 4.3. Curbe de refinere pentru trei tipuri de pdmdnturi.

Distributia umidititii in teren poate fi apreciati matematic printr-un model fn trepte cu 3 paliere, propus de Mercer el al. (1983) $i prezentat in figura 4.4. Pentru a reduce umiditatea este necesar sh se aplice o presiune negativh asupra pFImlntului.

in psminturile foarte umede suctiunea este redus3 ~i apa poate fi extras3 mai ugor. Fn phmhturile nesaturate suctiunea este foarte mare, astfel ind t extragerea apei se realizeazi mult mai greu.

Umldltate __C

0

Def lclt d e ap3 gravltatlonali

a curba d e dlstrlbutle a umldlta~ll naturale

Curba treptaCi d e dlstrlbutle a umsze!ll

H Componenta porozl@fil pentru apa p e ~ l c u ~ a a 4 -I

componenta pbrozltafl~ pentru apa hlgroscoplca

Componenta pomzlCipl pentruapa gravltaflonal

Figuro 4.4. Compara{ie intre curbe de distribuiie naturalri a umidit@ii,vi reprerentarea ei schernatizatri in trepte

Monitorizarea lichidului din porii primdntului Figura 4.5 prezinti relatia dintre tipul p&nPntului ~i capacitatea de a

inmagazina ~i hanzita apa. La saturatie confinutul in apa este echivalent cu porozitatea p5mtmlntului. Curba specific& arata procentul de apa retinuts de phlnturile saturate initial dupa incetarea drenajului gravitational.

Pentru monitorizarea lichidului din porii piimPnturilor nesaturate se folosesc lisimetrele, deoarece in aceste conditii lichidul nu curge catre caviatile deschise (ciitre gaura de foraj de exemplu).

Lisimetrul este alc&tuit dintr-un tub ~i un segment poros. CPnd acesta este intmdus in pamint porii lisimetrului devin o extensie a porilor terenului natural, astfel incPt se realizeazg un echilibru intre umiditatea p2mPntului ~i cea a segmentului poros. Prin crearea in interiorul tubului a unei presiuni negative (vacuum) apare o curgere a lichidului din porii p6mPntului catre interiorul lisimetrului. Apa extras& este pompat& la suprafa@ obtinPndu-se astfel probe care pot fi analizate fizic ~i chimic.

% dln volum

Figura 4.5. Varia)iaporozitZfii curgerii specifce $i retentiei specf ie infunctie de mZrirnea particulelor.

4.2.3. ECHIPAMENTUL PENTRU PRELEVAREA ZICHIDULUI DIN PORI

GHurile de foraj $i cavititile deschise nu pot fi folosite pentru colectarea lichidelor din porii zonelor nesaturate prin aplicarea suctiunii. Echipamentele de prelevare a acestor lichide din mediile nesaturate se numesc prelevatoare prin suctiune, sau lisimetre.

Lisimetrele se pot impH@i in trei categorii:

- prelevatoare cu vacuum; - prelevatoare cu vacuum - presiune; - prelevatoare cu vacuum Pnalt $i valve.

Pentru prelevarea probelor la adfincimi mai mari de cca 8 m se recornan& lisimetrul cu vacuum - presiune prezentat in figura 4.6.

pompa dublu sen5

proba

Figura 4.6. Lisimefru cu vacuum -presiune.

0 versiune modificati a acestui lisimetru, prezentati in figura 4.7. Segmentulporos a1 lisimetrelor Segmentele poroase pot fi fabricate din materiale hidrofile (de exempiu

ceramics) sau hidrofobe (de ex. PTFE - politetrafluorethylenLi). Relatia dintre m5rimea porilor lisimehului ~i presiunea bulelor de aer

continute in apa din pori este definit5 de ecuatia:

.

in care D este diametrul porilor mgsurat in mimni P este presiunea aemlui din bule mgsurat5 En mm coloan5 de hercur; Y este tensiunea superficial5 a apei mburati in dynelcm.

supapa de control superloara

tub de descarcare

camera.superloara

supapa de control lnferloara

tuba1 camera lnferloara

cupa de sudlune

Figura 4.7. Lisimetru cu vacuum-presiune modificat.

A nalmeren moa PrrVnnmlca

Olmenrlunea pornor cenmlc .2-3 mlcronl PTFE .70 -90 mlCrOnl

B - oru~une atmsfer~ca ~ m l u n e atmosrrnca n Dan

D 161NtNIUI 14 *I

wsr~urisarmotma 11 ban

. i. J Figura 4.8. Schema pererelui cupei l~simetrului.

Conform acestei ecuatii dimensiunea maxima a porilor lisimetrului va fi D=2.8 mm la o temperaturs de 20°C ~i la o tensiune superticiali a apei de 72 dyneicm.

Pentru a construi un lisinetru care s5 fie folosit cu succes in zona vado& pentru extragerea apei din zonele nesaturate, segmentul poros trebuie sii aib2 pori at& de mici inc8t aerul din teren, la presiunea atmosferic&, s2 nu p a t & penetra filtrul atunci c h d se c r e e d vacuum in interior. (Fig. 4.8)

Masurarea suctiunii p&m&nturilor se poate realiza cu tensiometre. Tensiometrul constX dintr-un tub cu extremitatea infer iod din ceramic&

poroasi, o came& de vacuum $i o garniturg superioara de etaqare. Functionarea efectiva operational& a lisimetrelor cu suctiune are loc tntre

saturatie ~i 60 centibari de suctiune determinaa cu tensiometrul.

Existi numeroase tipuri de tehnici indirecte de monitorizare a zonei vadoase cum ar fi: senzori de salinitate, m8suratori gravimetrice, determinarea neutronic8, m&uri%tori cu raze gamma, higrometre, senzori termici, senzori de rezistivitate electric&, metoda pulsatiilor de c&ldur&.

Echipamentul utilizat pentru masurarea umiditiltii tsrenului prin metoda moderatiei neutronice necesitX trei componente principale:

- sursa de neutroni rapizi; - un detector de neutroni lenti; - un contor inregistrator.

Tehnologia mhuritorilor neutronice asigura diagrama distributiei umidiwii Fn a d h i m e , a$a cum se poate vedea in figura 4.9.

Adanclmea (ft)

----

7000 - . . ama ant saturat cu c ulel rezldual e C, Nivelul ape1

subterane

3 Pamant natural 1

L I

3 4000 - (I I

Figura 4.9. Profilul vertical a1 zonei vadoase contaminatri, b a t pe moderarea neutronilor.

Z

3000 -7

'I , - ~ b & r

I I I 0 10 20 30 40

4.3. SISTEME $I TEHNICI DE MONITORIZARE

43.1. MONITORIZAREA PRIN TEHNZCZ GEOFZZICE

Metodele geofizice oferg posibilitatea investigsrii caracteristicilor geologice $i hidrogeologice ale terenului ~ i , in paralel, detectarea contaminantilor sau a depozitelor de de~euri ingropate.

Spre deosebire de incercarea direct& tehnicile gwfizice sunt nedistructive a s iguhd mHsurarea in-situ a propriethtilor fizice sau geochimice ale terenurilor naturale sau contaminate. Ele sunt expeditive $i asigurl o mare densitate a probilrii. kchiziria continua de date in lungul unui profil se poate realiza, in unele cazuri, cu viteze de pln& la cgtiva kilometri pe orii.

Deoarece densitatea de incercare este foarte mare, conditiile anormale sunt mult mai bine puse En evident51, iar aclwatepa datelor catgcteristktmenului este foarte inaft&.

fncercarea direct&, prin carotaj mecanic in foraje, ofera date extrapolabile pe o distan@ redud En jurul lucrarii de prospectiune. fn acest caz faliile, cavitl{ile, canalele ingropate, lentilele de nisip $i zonele locale permeabile sunt greu depistabile prin IucriXri punctuale de cercetare directl.

Numarul de probe discrete sau @uri de foraj cerut pentru o caracterizare satisficitoare a unei zone poate fi ohtinut considei4ud probabilitatea de detectie [Benson si La Fountain, 19841. Figura 4.10a prezinti o suprafa@ ,tinti%" cu aria de 111 0 din zona investigatl.

a

A S .. SuprafNa totals a terenulul = A, = 10 I b 1

As At = ro

...

F q a 4.10. Recomandciri pentru incercarea direct&

Aceastii ,,finti%" (ale ciirei locatie $i extindere sunt, de obicei, necunoscute) poate fi un depozit de de~euri ingropat sau o zonH contaminatii cu substante poluate.

Conform calculelor probabilistice, in figura 4.10b este prezentat numiirul de probe sau foraje necesar pentru a delimita cu acuratere suprafafa ,,tint%".

Este evident cii pentru ohinerea unei evaluiiri statistice satisfici5toare probele sau forajele trebuie pozitionate intr-o retea foarte deasii care, tn extremis, pot transforma in qvairer zona investigatii.

Aceasta este unul din pnncipalele argumente in sustinerea aplicarea metodelor grofizice pentru monitorizarea terenului natural sau contaminat.

Metodele geofizice sunt folosite: . P Pentru a asigura un volum mare de date: P Pentru a pune in eviden@ situqiile anomale. Identificarea $i

delimitarea wnelor anormale din subsol prin cercetiiri geofizice preliminare asigurii o eficiene sporiti metodelor ulterioare de incercare direct2 prin:

pozitionarea forajelor in aqa fel hcgt ssH asigure un grad halt de reprezentativitate a probelor prelevate; minimizarea numhlui de foraje, probe, piemmetre $i pu@i de monitorizare directi necesare pentru o caracterizare exam a wnei investigate; reducerea timpului de investigare $i a costurilor.

> Pentru cercetam regionali a cond~tiilor hidrogeologice prin precizarea limitelor acvifemlui qi a dinarnicii apei subterane.

> Pentru asigurarea unei cercetki continue a subsolului: Beneficiile unei m%ur&i contmue sunt evidentiate in figura 4.1 1.

FipUG 4.11. Cornparafie inne mctrur~forile stap'onme (a) ,xi cele conlime (bl pr*mr acelqri faen

Aici se poate observa acuratew unei mfisur3tori continue (b) in raport cu inform@iile obtinute prin tncercare punctuali, in@-un profil investigat.

P Pentru asigurarea unor suprafete $i adgncimi de investigatie mari. Mbufitorile geofizice de suprafa@ (Fig. 4.12a) pot fi folosite pentru determi-

narea detaliat3 a cararistiiilor ierenukqe suprafe$ de kitometrii p h t i , iar carotajul geofizic (Fig.4.12b) inves t igha terenul in zona adiacem @urii de sond8.

Existi trei domenii majore de aplicare a metcdelor geofizice la monitorizarea depozitelor de deyeuri.

Determinarea condi/iilor hidrogeologice 0 mare varietate de metcde sunt aplicate cu succes pentru determinarea

a&ncimii rocii de b a a pdu tu i de alterare a depozitelor superficiale, a granulometriei $i litologiei terenului, punerea in evideng a faliilor, canalelor ingropate, pentru determinarea precia a directiilor $i vitezelor de curgere ale apei subterane gi transportului substantelor poluante.

Detectarea $i cartarea zonelor poluate Aici metodele geofizice sunt folosite in douH directii:

r pentru detectarea direct3 a poluanfilor; pentru determinarea caracteristicilor agentului de transport al poluantilor atunci ciind acevtia nu pot fi depistqi direct.

Localizarea +-i cartarea depozitelor de de~ewi ingropate Metodele geofizice pot fi folosite penhu delimitarea in suprafafa $i adbcime a

depozitelor hgropate de dqeuri ca gi pentru detectarea rezetvoarelor subterane, retelelor de distributie a poluantilor, ludrilor de canalizare etc.

Dintre aceste metode sunt prezentate gi detaliate unele din cele mai uzitate. Investiga{iile geof~ice de suprqfafii a) Metoda radar folose$te unde electromagnetice cu frecvenp de 100- 1000 Mhz

Semnalul reflectat este inregistrat ~i se obtine astfel o seqiune continui3 a zonei superf~ciale a terenului (Fig. 4.13).

Figura 4.13. Profilul rank a1 umi nisipfin situat pe un pat de argili,

Reflexii ale undelor radar apar la schimbkile constantei dielectrice sau conductivitatii electrice intre dou2 materiale. Schimbilrile conductivititii $i constantei dielectrice sunt asociate cu conditiile hidrogeologice cum ar fi: stratificatia, cimentarea, umiditatea, continutul in mi l& porozitatea, fractyile. Prin aceastA metodH pot fi detectate conductele $i rezewoarele metalice sau nemetalice ingropate.

b) Metodele electrornweticH ~i de rezistivitate electric3 Cele doui metode sunt similare, En sensul cH ambele mboat5 acela~i parametru,

dar pe cHi diferite. Conductivitatea electric3 (mburaa in milisiemens/metru) este reciproca rezistiviwii (ohm/ metru). Conductivitatea $i rezistivitatea electrici v a r i ~ ?n functie de tioul mcii. oorozitate si tioul fluidului din wri. Ambele metode . . . . sunt aplicate pentru evaluarea conditiilor hidrogeologice naturaie.

Valorile absolute ale conductivitatii (sau rezistivititii) pentru materialele geologice nu sunt relevante prin d e tiis&, dar variatia lor spatial5 (lateral2 ~i in adhcime) conduce la localizarea rapid2 $i exact3 a anomaliilor.

Metodele erectrice asigu* de asernenea, mijloacele pentru realizarea cartsrii directe a extinderii spatiale a contaminantilor anorganici, determinarea directiilor de curgere $i estimarea gradientilor de concenmtie.

c) Metode electromagnetice Doug tipuri de mhuritori electromagnetice, amPndouH bazate pe inducerea

curentului electric in teren prin inductie electromagnetic2 sunt in mod c u m folosite cu mburgtori in timp $i respectiv, in frecvenm.

d) Metoda rezistivit5tii Rezistivitatea electrid depinde de tipul litologi'c, pornzitate $i fluidul din pori

(Fig. 4.14).

Masuratori de suprafala (0 - 4.5 m adancime)

Masuratori de adancime (0 - 13.5 m adancime)

Figura 4.14. Harm rezistivitfifii snugerilor dintr-un depmit de &mi

e) Refmctia $i retlexia seismic2 Metodele seismice sunt des folosite pentru determinarea limitei formatiunii

acoperitoare / r& de b e adhcimea suprafepi, faliilor, golurilor subterane, constructiilor ~i depozitelor ingropate.

Viteza de prnpagare a undelor seismice variM in funcfie de densitatea vi compaditatea rocii.

Determinarea adsncimii rocii de b& folosind metoda refractiei seismice este prezentata in figura 4.15.

ate lerenului /--. - -

- Profilul mcii de baza obiinul pnn refractie selsmlcp

vlteze . (fl/sec) .

."

Figura 4.15. Profrlul rocii de bmi obfinutprin rqf?ac{ie seirmicri.

Metcda reflexiei seismice pose fi folositi pe adsncimi de sute de metri pentru evidentierea structurii geologice detaliate 7ntr-o sectiune dati (Fig. 4.1 6).

f) Micmgravimetria MLur5torile gravimetrice pun in evidenfi modifi&i ale chpului gravitational

datorate anornaliilor de densitate a rocilor. MZlsuritorile microgravimetrice au o acuratew de 10" gal. (Fig. 4.17).

g) Magnetometria Se miso& intensitatea dmpului magnetic. Metoda poate fi folositli pe suprafep

mari pentru localizarea mcii de b a a a faliilor yi canalelor ingropate. Met& este folositli $i pentru depistarea depozitelor ingropate de metale feroase.

fn tabelele 4.2 $i 4.3 se prezintli o sintea a principalelor metode geofizice folosite In monitorivvea terenutui natural, depozitelor de d e ~ u r i $i a transportului poluantilor.

h) Carotajul g e o f ~ c

0 s i n e s a metodelor de carotaj geofuic este prezentat3 m tabelul 4.4, iar In figurile 4.1 8 $i 4.19 sunt prezentate rezultatele obfinute prin investigatii efectuate pe adancime in @uri de foraj.

h figura 4.20 sunt de asemenea prezentate posibilitlitile de determinare a contaminantilor $i zonele permeabile prin m t a j geofizic.

Figura 4.16. inregisrrarea darelor de rejlexie seismic6 indicindprezen{a unui "3 - canal in roca de bald g -1"

5 .nn .- 8 .- 1

Sr " -.,I f Gravitate scazuta datorata canalului Figura 4.1 7. Masuratorl de mrcroplraJie indicandprezenp unui canal in

roca de bazci

Tab

eIu

l4.2

. Met

ode

geof

izic

e de

sup

rafa

p?pe

nfru

evol

uare

a co

ndif

iilor

hid

roge

olog

ice

notu

rale

cea

mai

bu

m re

zolu

tie

10 m

)

dint

re to

ate

met

odei

e

Ele

ctro

mag

netis

m

exn

ula

re d

e pr

ofile

ri h

am:

da (

pn

a la

I5

m)

pana

la 6

0 m

(do

mn

iu d

e m

asur

atar

i foa

ne n

pid

e

fmcv

enta

)

Eie

drom

agna

irrn

1

exe

nd

an

de

pmfll

e ri

han

i I

nu

I pa

ns is

cat

eva

sute

de

met

ri

(dom

eniu

de

limp)

Rer

iaiv

ilste

a

I i

ex

nu

tan

de

pro

file

ri h

ani

pn

tm p

aman

turis

i md

I i

i

fara

lim

'ta (

de o

bice

i int

re

100

si 3

00 m

)

exec

utar

e de

pro

file

si h

ani

pm

m pa

man

turi

d m

ci

I I

I

de l

M m

ads

ncim

c

rete

ie d

e el

sdm

zi iu

ngi:

afed

ata

de

ohsa

cole

(gar

dud

met

alic

e. w

nd

ud

e.

dadi

ti, v

ehie

de)

pm

ru in

vest

lgar

i de

adan

cim

e:

Yns

ibila

la v

ibra

tiile

tere

nlllu

i

impr

ecis

e: s

ensi

bila

la v

ibnt

iile

lere

nu

l~i

lere

nulu

i

nu

nu

pano

la M

teva

sut

e de

mel

ri

I I

fan

llm

ita (d

e ab

icei

inlre

I00

51 3

00 m

)

I nu

R

enex

ie s

ei~

miw

fara

lim

ns (b

e cb

icei

intr

e

100

si 3

00 m

,

da

exec

ular

e de

pm

file

si h

ani

pe

nm

Pam

adur

i si m

ci

nu

Mi~

og

rav

lta

t~

fara

lim

ila (d

e ab

icei

intr

e

exs

ula

re d

a pr

ofile

a h

ani

oent

m o

aman

iirri

ri m

ci

"IN

p

msn

luti

ri m

ci

loo

si 3

00 m

) I

CRESTERE IN APAIPOROZITATE f

Fi~mro 4i20. Idenfifrcarea agenfilor poluanyi $1 a zonelorpermeabile.fo1osind: a - induqia elecfromagneticd a ageqilor anorganici; b - induc(;a elecrronlagneticd a terenului nahird: c - porozirotea (neutron-neutron).

43.2. MONITORIZAREA PRIN PUTURl

Scopui monitorizirii prin foraje este de a obtine probe sau mslsuratori reprezentative privind apa subteransl in conditiile hidrogeologice specifice complexelor acvifere.

Aceste misur&tori qi analize pot evidentia prezenta sau absenta contaminanfilor cum ~i compozitia chimicg a apeior subterane analizate.

In figura 4.21 sun: prezentate schematic componentele forajelor de monitorizare.

4.3.3. SISTEMUL SENZOR DE MONITOREARE A AVARIILOR

Control etatt$eit~i!ii lucrcirii terminate lntegritatea unei etan~iri a depozitelor de de~euri realizate cu geomembrane

poate fi compromisi in cazul unei deterioriri accidentale survenite in cursul executiei lucr&rilor. Astfel, in mod obi~nuit, realizarea unui depozit de deveuri necesiti instalarea unui strat de material granular de protectie sub geomembrana. Materialul de protectie este, in general deplrs cu ajutorul unui buldozer sau a unei mqini grele care circuli pe zone de rulare ~i care distribuie nisip sau pietri? direct pe sisternul geosintetic.

Figum 4.21. Schema umi put ideal de moniforizare: a - cu un singur mboj; b - cu lubaj multiplu.

Foarte des intewin deteriorai accidentale in cunul acestor operatii cauzate de contactul dintre utilajul folosit $i geomembrani. Aceste deterioriri sunt greu de detectat pentru c i pimmbntul de protecrie le acoperi imediat. RezuE deci o etan~eizare defectuoasi prin care pot avea loc scurgeri de lixiviat $i deci apare o sursi de poluare.

Din cauza acestor accidente care pot suweni dupa instalarea geomembranei qi care pot deteriora etan~eitatea c%ptu$elii, este necesar a se realiza un control al IucrZirii pe tot ansamblul ei ~i in caz de depistare a unor deteriorsri, repararea acestora inainte de punerea in serviciu a depozitului. in acest sens existi sistemul Senzor DDS

Complementar planului de asigurare a calititii in timpul realiziirii lucrhrii sau pentru o supraveghere de lunga duratfi, sistemul Senzor permite monitorizarea integriqii lucrhrii chiar de la receptia sa, sau in funcrie de optiunea aleash pentru o durata mai lung% (de la 2 la 30 ani).

inainte de punerea in lucru a geomembranei, dar d u g preg5tirea stnttului

suport, captorii Senzor sunt pozitionati pe o relea predeterminatg. Acegi senzori sunt conectati la fire electr~ce, care sunt la rindul lor asamblate intr-un tablou de control situat in veciniitatea lucritrii. DupH ce toate conexiunile au fost testate, sistemul de etangeizare este pus in lucru, hcepind cu stratul granular de protectie de la baza complexului de etan~eizare, respectind cu strictefe procedurile de asigurare a caiititii.

Pentru a controla etan~eizarea, o sursi de curent. este amplasat6 deasupra chptu~elii $i va genera un camp electric. Captorii Senzor de sub geomembranH mEisoarH intensitatea cimpului electric astfel generat. Orice perfomtie a geomembranei creeaz.3 o modificare in cimpul electric, reperat5 instantaneu de cHtre captori, la nivelul tabloului electric de control. Un soft de interpretare analizeazi informatiile culese de captori, intocmind o diagram8 tridimensional8 pe care se pot localiza deterioririle geomembranei. in teren se ajunge la o precizie de +I50 mm, in localizarea acestor deteriorki.

Fiecare defect este descoperit. Membrana degajati din straturile de protectie care o acoperi va fi reparat6 prin peticire sau extruziune.

Sistemul Senzor poate fi de asemenea utilizat pentru a confirma etan~eizarea primafi vi secundarti in cazul unei duble etangeiziiri cu drenaj intermediar. Captorii vor ti, in acest caz, plasati intre cele doua geomembrane.

Dupa intewentia sistemului Senzor, un Certificat Final de lntegritate (CFI) este inminat clientului. 0 inspectie periodic8 poate de asemenea fi ficut8 pentru a asigura.un control de lung8 durat8 al lucririi.

Exist5 ~i sistemul Senzor mobil care poate fi utilizat in cazul in care etan~eizarea a fost deja instalas.

Captorii mobili sunt deplasati de catre operator pe intreaga suprafa@ a ctiptu~elii, in puncte precise care corespund unei retele predeterminate. Ca ~i in cazul precedent, intensitatea curentului este mtisuratg $i interpretaR in fiecare punct o b ~ e ~ a t , ceea ce permite localizarea $i repararea zonelor cu defecte.

tablou de control I i - ,

sursa electrica

captori

Figura 4.22. Schema de principiu a sistemului Senzor.

4.4. PRLNCIPIL PENTRU REALIZAREA UNUI SISTEM EXPERT PENTWU PROTECTIA TERENULUI DE FUNDARE A W I DEWZIT

Depozitul de degeuri reprezinti o structuri complexi care inglobeazi mai multe tipuri de rnareriale ~i de sisteme care asiguri protectia terenului de fundare. Nici unul dintre aceste sisteme nu este infailibil $i pot apirea defectiuni at% in faza de constructie, c2t $i in cea post-construcyie $i in exploatare. Cu cbt durata de viati a lucririi este mai mare, cu atit probabilitatea de a apirea defectiuni cre$te. De aceea, monitorizarea unei astfel de structuri in toate etapele este cieosebit de importantlt. Datele rezultate din monitorizare reprezing datele de intrare pentru un sistem expert care si le analizeze $i s i ofere alternative in luarea deciziilor. Utilizarea unui astfel de sistern este cemti de multitudinea informatiilor, de interactiunea complexil dintre ele qi de numSlrul mare de scenarii care pot fi imaginate.

Operatia de monitorizare, care furnizeazH datele necesare sistemului expert, este de aceea foarte importanti g i ea trebuie reaiizati la toate nivelele.

Datele obtinute din monitorizare sunt necesare pentru a face evaluiri care pot fi grupate in 3 categorii:

1. evaluarea riscului de expunere 2. estimarea datelor necesare pentru modelul inclus in sisternul expert -

estimarea. de exemplu, a concentratiilor de poluanti 3 . evaluarea perfomlantelor post-constructie in scopul imbunititirii

planului de intretinere a depozitului

4.4.2. DATE DE ZNTRARE PENTRUSZSTEMUL EXPERT $1 MODUL LOR DE OBTINERE

Structura depozitului de devuri este astfel conceputli incat .t imleze substantele poluante de rnediul inconjuritor (Fig. 4.23).

Principalele elemelite prin care mediul Pnconjuritor poate fi poluat sunt reprezentate de lixiviat - lichidul poluat produs de degeuri $i apele subterane sau de suprafati - ~i de gazele de ferrnentatie care sunt degajate in atmosferi. Monitorizarea ~ i , respectis sistemul expert, trebuie s5 le ia in considerare pe amindoui.

in ceea ce privegte protectia terenului de fundare impotriva poluErii cu lixiviat, monitorizarea trebuie s i aibi in vedere (Fig. 4.24):

> agentii externi care duc la producerea lixiviatului (precipitatii - intrarea in sistem)

> infiltrarea lixiviatului prin structura multistrat a depozitului > ie~irea agentului poluant din sistem ~i infiltrarea lui Pn teren $i acvifer.

Etanvare de ATMOSFERA

\'\

suprdaw /" \ MEDIU SENSIBIL

4 G" A

FUNDARE Llx>vlnl Zona vadoasi 1 &&$are. - -

Figura 4.23. Mediul fnconjurritor sensibil lapoluarea determinatz de un depozit de depuri

Cantitatea de lixiviat generati de un depozit de deqeun depinde de datele climatice dm zoni , de caracteristicile acoperirii depozitului $i de cele ale de~eurilor stocate. Ea poate fi evaluag w d cont de inliltraha apelor de suprafag $i subterane, de precipitahi, de cantitatea de de~eun lichide stocate. de apele de qiroire ?.n amonte qi aval, de evapotranspiratie qi de cantitatea de lichid absorbit2 de dqeuri fpisaillon, 1995). Existi o mare variabilitate a cantia* de lixiviat produs:. in literatura de specialitate existi destul de pupne date ?n acest domeniu. Spre exemplu, pentru un depozit de deveuri menajere Bisaillon (1995) r a p o W o valoare medie de lixiviat produs de 52 m3/zi, GI% sB precizeze suprafafa pe care s-asmegistrat ace&& valoare. Koemer $i altii (1994) dau date referitoare la depozitele dm SUA: in NE SUA - 10000 Vhalzi = 10 m3/ha/zi, iar pentru zona New York - 19000 W z i = 19 m3/ha/zi.

fn tabelul 4.5 este dati o schmi a factorilor care a f e c t d volumul de lixiviat generat (Sharma, Lewis, 1994).

Din punctul de vedere a1 eficacitiltii structurii de izolare a deqeurilor (depozitul de deseuri), pot fi identificate dou5 tipuri de cediri:

A. Cedarea structurali - unul sau mai multe componente ale depozitului cedeaz5 din punct de vedere a1 suucturii (deformatii excesive $i/sau apariha unor direchi de curgere)

B. Cedarera functionali - sistemul nu mai poate hdeplini funcfia pentru care a fost proiectat brevenirea poluirii mediului hconjuritor)

Cedarea stmcturalfi poate inte~eni independent de cedarea funcfionali. Mai mult, pentru sisteme multistrat, wa cum este un depozit de deveuri, cedarea structurali sau funchonal8 a unui component nu determinir in mod necesar cedar= intregului sistem.

Cedarea functionali poatefi definitA h doui moduri: concentratii excesive de poluanti htriun punct critic din interiorul sau imediat fn exterioml sistemului contaminare excesivi a unei resurse natude (de exemplu teren de fimdare) la distan@ fag de sistem.

fn scopul moni tor iz~i cedkii stmcturale q i functionale pot fi abordate trei shakgii:

I. moni'torizarea integritztii etanglrii - prin mElsuriitori de deformahi $i de propagare a fisurilor

U. monitorizarea infiltratiei prin etanqare - prin misuritori de umiditate, debit $i concentrahi de poluanpi

1II.monitorizare extern5 - prin m5sulsfari de concentraG de poluanti h exteriorul sistemului. 0 astfel de stratege ajut5 la detectarea c e m i funchonale. Ea se poate realiza prin: - misurtitori succesive ?n acelqi punct pentru a determina timpul de sosire a poluantului;

!n,"

"aI*l

?,!"

,*!'a

lJs,e~

'(I

- mburitori succesive in puncte diferite pentru estimarea vitezelor de transport; - rn&urfitori unice in diferite puncte a concentratiei de poluanti pentru a delimita zona afectati.

in tabelul 4.6 sunt reunite cele mai cunoscute metode utilizate pentru monitorizare.

Tabelul4.6. AbordGri ale monitorizGrii - metode utilizure

Legend& C - conventional, D - cu aplicatii din ce in ce mai dese (in dezvoltare), R - rar, N - inadaptat

Pentru problemele specifice depozitelor de de~euri sunt date in tabelul 4.7 c5teva tehnici de monitorizare.

in cele ce u r n & sunt ahordate doul din cele trei strategii posihile, ~i anume:

P monitorizarea integritgtii etan$%rii 9 monitorizarea infiltratiei prin etanqare

~i detaliate metodele de obt~nere a datelor necesare pentru urmfitoarele probleme:

defecte de compactare a barierelor minerale sau zone cu goluri sau permeabilitate ridicatH in barierele naturale - monitorizare in faza de executie defecte in gwmembrana - monitorizare in faza de executie, post- construc$ie $i exploatare infiltratii excesive prin sistemul de acoperire - monitorizare in faza de exploatare stabilitatea taluzelor - monitorizare in faza de executie, post- constructie ~i exploatare tasfiri excesive - monitorizare $ faza de exploatare infiltrqia poluantilor prin etaqarea de b~ - monitorizare in faza de exploatare

Tabelu14.7. Exempie de tehnici trodifionale fi moderne de monitorizare pentru problemeie specifice depozirelor de defeuri)

1. Cedarea talumilor rezistentei la forfecare

- extensometre cu coarda vibrant8

- extensometre

- captori penhu mburarea vitezei de curgere in stratele de drenaj

- supraveghere seismic6 "Crosshole" 5. Zone cu goluri $i - radar, refractie, reflexie seismic2 permeabilitate ridicaa pentru - tomografie seismic2 barierele minekle existente pe

- supravegherea gazelor din teren amplasament sau aduse (defecte

fibre optice in jurul shucturii 6. Migratia lixiviatului din - metode rezistive $i electromagnetice de sistemul de stocare; captarea supraveghere in suprafa@ urmelor de lixiviat de c2he peretii permeabili reactivi

7. lnfiltratia poluantilor prin etanvrea.de b a a $i peretii verticali de etan$are

8. Scurgeri prin geomembrana (defecte)

9. Curgerea lixiviatului prin pereoi permeabili reactivi

.

- sisteme de detectie electric2 sau optic2

- senzori termici de curgere in amonte, interiorul $i avalul peretelui

- senzori electro-chimici - senzori de pH $i conductivitate

Defecte de compactare a barierelor minerale sau zone cu goluri sau permeabilitate ridicatri in barierele na~urale

Aceast5 problem5 se refer5 in special la barierele argiloase existente pe amplasarnent sau puse in ope6 prin compactare.

Monitorizarea se face i n faza de execurie $i reprezinti de fapt un control al barierei din punct de vedere a1 performantelor hidraulice.

Barierele minerale utilizate pentru depozitele de de~euri au permeabiliwi foarte scaute. Valoarea ceruti pe plan international pentru coeficientul de permeabilitate variazfi intre 10" $1 mls, functie de tipul de de$eu stocat ~i de tipul de barier5 (etan~are sau terenul de fundare din amplasament). Astfel de valori sunt dificil misurabile pe teren.

Aparatele folosite de obicei pentru m5surarea directi a permeabilititii pe t a n sunt:

P incerc5ri in foraje P permeametru cu presiune de aer P permeametru Guelph > infiltrometre inelare, simple sau duble Aceste aparate au intrat practic in uzul curent. Astfel de in~erc5ri pe teren se realize& in clteva puncte de pe suprafapi ce

trebuie controlati. Datoriti timpului pe care I-ar necesita ~i a dimensiunilor suprafetei, un control dstaliat al intregii suprafete nu este economic. Avlnd in vedere variabilltatea spatial2 a caracteristicilor atit ale terenului de fundare, clt ~i a stratului de argili compactat%, o astfel de analizil poate fi insuficienti. De aceea, astfel de m5suritori directe sunt acompaniate de mhur&tori indirecte, de tip geofizic (subcapitolul 4.3.1).

Defecte in geomembranri Geomembranele sunt materiale omogene care nu sunt poroase ~i de aceea nu

existi spatii prin care lichidul s5 poati trece. Cu toate acestea, macromoleculele din geomembrani lasi Fntre ele spatii minuscule prin care totu$i lichidul poate trece. De asemenea, exist2 posibilitatea difuziei substantelor chimice sau a apei sub formi de vapori. Aceste do115 forme de curgere prin gwmembran5 permit trecerea unei . cantitati extrem de mici de lichid sau vapori, valorile permeabilititii echivalente cu cea din cazul piimiinturilor fiind de aproximativ 0.5 XIV'" 0 . 5 ~ 1 0 ~ ' ~ cm/s pentru vapori de api [Koerner, 19941. Principalul mecanism de p5tmndere a apei $i substantelor chimice r5mlne curgerea prin defecte. Cele mai multe defecte apar in faza de punere in oper5 a geomernbranei. Dintre acestea se pot cita [Monjoie qi altii, 19921:

- defecte de sudur2 (cele mai frecvente). Statisticile a raa c5 atunci clnd nu existi un control riguros frecventa medie a defectelor este de 1 la 10m de sudur5 [Giroud ~i altii, 19891. Diametml maxim al unui astfel de defect este de 1 la 3mm.

- defecte in zonele de racordare a geomembranei la constructiile anexe;

- defecte datorate elementelor granulare ascutite sau circulatiei utilajelor. Diametrul maxim in acest caz este de IOmm.

A$a cum se poate constata, astfel de defecte sunt relativ des inbilnite $i doar un control riguros qi o monitorizare atenta poate evita consecintele lor, mai ales in conditiile in care dupl depunerea de~eurilor repararea eventualelor defecte nu mai este posibili.

fn faza de executie controlul se poate face $i automatizat, cu conditia ca geomembrana s i fie echipati cu o serie de senzori caresfi detecteze eventualele defecte $i care apoi, in faza de exploatare, pot ofe'eri o monitorizare completa a etan$%ii cu geomembrani.

matura tensiune 15-30kV de alama

1 geomembrana deterioratZ

Figura 4.25. Sistem de detectare n defectelorprin baleiaj electric

Exist* in prezent geomembrane care au f a p inferioarfi conductoare. Stratul conductor este Pncrircat prin inductie, iar f ap neconductoare este testa^ prin baleiaj electric. Orice perforaFie declan~eazl o scinteie ~i o alarm5 sonorH (Fig. 4.25).

Un alt sistem de detectare a defectelor este cel care utili- captori conectati prin fire electrice la un calculator central. 0 sun5 de curent electric este plasata pe geomembranl iar captorii mhoari intensitatea curentului electric (metoda Senzor, Fig. 4.22). Eventualele perforatii vor genera valori anormale ale intensitfitii curentului electric care sunt inregistrate pe calculatorul central sub forma unor virfuri in diagrame tridimensionale.

Metodele prezentate permit detectarea defectelor in geomeqbrani in faza de executie. Evident, defecteie nedetectate vor duce la aparitia unor scurgeri prin geomembranl in faza de exploatare.

Injiltrafii excesive prin sistemul de acoperire Infiltratiile excesive prin sistemul de acoperire reprezina o surd

suplimentari de producere a lixiviatului, ceea ce implici o solicitare suplimentari asupra sistemului de etanqare de baz& plus un volum suplimentar de lixiviat de stocat $i tratat.

Figura 4.26 prezinti schema de colectare a precipitatiilor $i principalele d u r 5 t o r i care se pot face pentru a detecta infiltratiile excesive.

1 Lixiviat

Figura4.26. Schema de colecatre a precipitafiilor gi principalele mdmrdtori

Pentru m k u m e a infiltratiei prin sistemul de acoperire se pot utiliza lisimetre de suprafa@ (Fig. 4.27).

-F

Figura 4.27. LisimeNu pentru mrisurarea injlltratiei prin acoperire

Nivelul de lixiviat dim depozit trebuie mkurat ~i monitorizat ?n permanen@. Aceasta se poate face, de exernplu, cu piezometre. figura 4.28 este

Figura 4.28. Piezometre pentru mcinrrorea nivelului de lixiviot la b a a depozitului

IjrezentatA instrumentarea bazei depozitului de de~euri de la Montreuil-sur-Barse (Franp) [Weber $i altii, 19961.

Stabilitatea taluzelor fn depozitele de deqeuri exis@ mai multe posibilititi de cedare a taluzelor ?n

timpul excavatiei, a umplerii cu deveuri ~i in exploatare, dup5 inchidere. Elementul specific analizei de stabilitate, care decurge in principiu dupi

regulile clasice din mecanica phhturilor, il constituie faptul c i at&t acoperirea, c2t $1 etaqarea de bazi sunt de tip multistrat, alc8tuite at2t din materiale naturale, &t $i geosintetice, cu proprietftti mecanice diferite.

fn figura 4.29 sunt a&tate diferitele mecanisme de cedare a taluzurilor [dupH Mitchel! gi Mitchell, 199 11.

a) alunecarea taluzului ~i cedarea bazei - acest tip de cedare p a t e apare in timpul excavZirii $i instalirii etan$&ii

b) smulgerea etanSji~ din tranveea de ancorare - deplasirii etan$irii i se opune forp de frecare pe interfap etaqarelteren $i forp de ancorare

c) cedare prin masa de de~euri - apare dupii umplerea depozitului peste o hil@ne critic8

d) cedare prin deveuri, e-are $i fundatie - apare in cazul terenurilor de fundare slabe

e) c-dare prin alunecare de-a lungul sistemului de etanvare - alunecarea se produce in lungul suprafetei de rezisten@ minimi

f) cedare prin sistemele de acoperire - datoritfi existenlei unei interfete cu rezistenp la forfecare sc&ut& (ca de exemplu geosintetic /material mineral)

g) tasiri excesive - pot detennina cedgri ale taluzelor datoriti forjelor de intiodere $i de smulgere pe care le exercitfi asupra etangzi.

Figura 4.29. Mecanimele de cedare a taluzelor intr-un depozit de de~euri

Evident. unul dintre factorii principali care pot duce la amorsarea unei alunecgri este presiunea apei din pori care poate crgte datoriti crewrii cantit5ti;

de api care cade pe sistem (precipit&i sau aport voluntar de ap5) $1 in cazul existentei unei disfuncfii a sistemului de drenaj (Fig. 4.30).

- crcste greutatea deseurilor - infithatie - crcste presiunea apei din pori

Figura 4.30. Amorsarea unei alunecrin' datoritd injilhatiei excesive

fn afar5 de parametrii referitori la infilmtie $i care au fost deseri~i anterior se mai monitor&zZt:

deplasarea componentelor geosintetice ale sistemelor de -are plus foqele de tractiune preluate de fiecare componentii. fi figura 4.31 este prezentat dispozitiwl utilizat de Gourc $i a19 (1997) la

. depozh l dela Montreuil-sur-Barse din Franpi. Sistemul de etangare . . este alc5tuit dintr-un strat de a1gil5 compactati ~i o geomembd

protejatii de un geotextil. Deplasirile au fost mhurate in 18 puncte cu ajutoml unor captori electnci.

Agura 4.31. Dispozitiv de md:surd a deplasarilor difritelor componente ale unui sistem de etangare

deplasiinle laterale ~i hclinarea cu %jutom1 hclinometrelor. h figura 4.32 este exemplificati o panti a unui depozit de dqeun din Gemania instrumentatti h acest scop.

Figuro 4.32. Instrumenturea unei punte pentru rnrinroreu deplusirilor luterule.

0 alt i &ti importanti de intrare h modelul de. analizi a stabilitihi este valoarea unghiului de frecare la interfa!a dintre diferitele componente ale dispozitivului de etanpre de pe panti (de exemplu geomembranUargili, gwmembran~geocompozit bentonitic, etc.). Ea. poate fi ob$nutii fie din incerciui de laborator, fie din hcerciri de teren. fn cazul utiliziirii unui gwconrpoiit bentonitic, acesta trebuie s i fie hidratat pentru a putea avea o permeabilitate foarte s ch tA , de ordinul a 10." d s . Bentonita hidratati a v h d un ungh de frecare s c h t , poate apare o suprafag de cedare trecind prin interiorul stratului de bentoniti. h tabelul 4.8 sunt date dteva valori ale un&ului de fiecare intern3 pentru diferite tiguri de geocompozite bentortitice [Koemer, 19941.

Instrumentarea unei astfel de e tq i i r i din acest punct de vedere se face cu: - doze de gips pentm controlul umiditiitii stratului de sub

geocompozitul bentonitic - pl2cup din fibre de sticlg pentru controlul urniditihi bentonitei - mkrci teusiometrice pentru d u r a r e a deplasirilor h planul median.

h acest scop se inregistreazi deformatiile pe perechi de puncte - sus $i jos , iar diferenp indici deplasarea relati* a planului median.

Pentru monitorizarea taluzului in ansamblu mai sunt utiliza{i capton electrici sub formi de benzi care pot mksura depljsarea pe direc+

perpendicular& pe orientarea lor. Un circuit electric este hcorporat in cele do& benzi paralele (Fig. 4.33) care sunt hgropate in stmctura monitorizat2. Distorsiunile produse datorit5 deformahei influenteaza rezistivitatea electric%.

Tabelul4.8. Valori ale parametrilor rezistei7,tei lafo&aa intemd penmt 4 geocompozite bentonifice

Nofa: - "& 0" se referli la probe hidratate sub acela~i efort nonnal ca gi cel sub care s a produs forfecarea;

- "fA o" se referi la pmbele hidratate fir3 efort normal: - efortul normal a a variat intre 0.7 kPa $i 140kPa.

Cedare 1 C i t electric

parale1 A - .

prin alunecare

Figura 4.33. Ilustrarea utilizijrii benzilor electrice pentru derectarea cedijrii raluzelor

157

m A Taluzele depozitelor de deqeuri pot fi ranforsate cu geosintetice (geotextile sau geogrile) in scopul

I I 10 9 realiz3rii ~ ~ m r pante mai abrupte $i a mirririi volumului de de~euri depozitat pentru aceea~i suprafag de teren ocupatg. in acest caz, existi posibilitatea realidrii unei monitoriziri specifice cu ajutorul unor captori inductivi pentru evaluarea intinderilor geogrilelor, captori Glotzl pentru mirsurarea presiunii iatmte.

Tasciri excesive Una dintre cauzele posibile ale

contaminarii terenului de fundare . este cedarea etan~irii de bazii datorita tasirrilor diferentiate.

2

Figuro 4.34. Schema sistemului de urmdrire Tasarile corpului depozitului

a tasrin'lor sunt estimate ?n faza de proiectare, dar valorile greutatilor volumice care intri Fn acest calcul sunf

foarte incerte. De aceea se impune vi o urmgr~re a acestora. M5swiltorile se fac in general cu tasometre qi extensometre. in figura 4.34

este prezentaa o schemir de instrumentare . Punctele de m2sur2 pot ti:

- externe - in scopul de a avea valori de referin@ ~i a calcula tasarile absolute (A)

- de control (1 - 15) - pe periferia mnei - de referinp (restul punctelor) - amplasate pe acoperirea final2

pentru a inregistra taswile degeurilor. Mirsurirtorile se fac atit in faza de construcfie, ci t vi in timpul umplerii

depozitului qi periodic in faza de exploatare. InfiIha[ia poluanfilor prin e l w a r e a de bazri Este ultima faz2 de monitorizare intern& Ea se poate face fie prin mirsuri3tori

ale debitului infiltrat prin diferitele sisteme de etanpre, fie prin mi3sur5tori ale concentratiei diferitilor poluanti in lichidul infiltrat.

MHsufitorile de debit pot fi facute prin intermediul sistemelor deja instalate de colectare ~i drenare a lixiviatului, sisteme obligatorii pentru depozitele ecologice de de~euri.

Cea mai simpli qi eficienta metodi este instalarea unor lisimetre. Ele sunt drenuri amplasate sub etanpre qi sunt destinate sfi colecteze lichidul care

traversezi e w a r e a . Aceasta presupune existenp unei suprafete etanye dedesubt, de exemplu o a doua geomembrana folosiki ca etaqare secundarii ?n depozitele de de~euri toxice. h figura 4.35 este prezentati schema unui astfel de lisimetm [Swarbrick, Koupai, 19971. .

, .---hza h p w e a b i h

Figura 4.35. Schema unui lisimehu.

h scopul e s t d r i i concentrahei de poluaqi care au traversat bariera hidrauliG, se pot face mbufitori directe de concentraGe, de pH, wnductivitate $i turbiditate pe lichidul colectat cu ajutoml lisimetrelor sau se pot utiliza sisteme de deteche electrochirmce. Astfel de sisteme funchoneazi pe principiul mod5c&rilor caracterishcilor fizico-chimice ale senzorilor ?n contact cu un solid sau un fluid. Aceste modific2ri sunt convertite ?n impulsuri electrice sau optice. Sistemele senzoriale de deteche pot fi grupate ?n trei categorii:

- senzoripm~ctuali - senzori liniari (cabluri) - sisteme compuse alc5tuite din senzori punctuali $i/sau cabluri care

acoperi o mu5 mai largi (de exemplu, cablul poate fi amplasat astfel hdt s i acopere o suprafap mai extinsi).

h figura 4.36 sunt schematizate cele trei categorii de senzori electrocbimici.

~igura 4.36. Senzori eiectrochimici.

in scopul de a avea o imagine asupra cantitatii de lichid ce poate migra prin etanqarea de bezil, in tabelul 4.9 sunt date valori ale debitului pentru diferite tipuri de etan$%ri [Giroud $i altii, I994 in Raportul TC 51.

Tabelul4.9. Debilu! de infilrratie pentru diferite tipuri de etan$iri

I stric;controide calitate '

1 10 pentru o etanvare compoziti continind

Tip etangare

Etan~are minerals geornembran&

Debit (!/ha/zi) 100.000 pentru k = 10.' mls 10.000 pentru k s 10.' m/s 1.000 pentru k m/s 100 ventru geomembrani vusi in over8 cu un

4.4.3. SISTEM EXPERT PENTRU MONITORIZAREA UNUI DEPOZIT DE DE$EURI

Etan$are co~npozita simpla

Etan~are compozitZ dubla

Sistemul expert pentru monitorizarea depozitelor de deveuri se concretizeaz3 intr-un ansa~nblu complex de aparate de misufi, cabluri de transmitere a semnalelor, plici de achizitie, calculator, program expert de analizfi a datelor (misuritorilor) ~i de decizie sau alarmare.

pimlnt cu k -1 0.' - 10.' mls 0.1 pentru o etan~are compozitB continind pElmint cu kzl o - ~ mls =0 pentru o etanvare compoziti dubli in care fiecare dintre cele doui nivele de etanqare contine pamlnt cu ks1 0-9 m/s

Aparate de rniisurLi Sursa primari? privind diferitele date referitoare la depozitele de deveuri o

reprezinti aparatele de m5sur8.

in prezentul sistem expert s-au utilizat: inclinometre pentru misurarea depiasirilor laterale $i a Pnclinirii

0 tasometre pentru misurarea tasarilor debitmetre pentru miisurarea debitelor aparate de misuri a rezistivietii in situ pentru evaluarea calitiFii stratului compactat

a aparate de detectare a scurgerilor prin geomembrani in acest mod se determini:

9 Inclinarea taluzurilor:

M i U k Y

Figura 4.37. Rezultateprivind inclinarea taluzurilor

P debitul infiltratiilor prin sistemul de acoperire:

lnfiltratii prin sistemul de acoperire

Figura 4.38. Raultateprivind in$lrra{iileprin sislemui de acoperire

> tas3.ri pentru masa de de~euri $i pentru terenul de fundare:

Tasari

Figura 4.39. RezuNate privind tasririle terenului ,vi a masei de deseuri

161

P inflitratia lixiviatului prin sistemul de etan$are:

Migratia lixiviatului

Figura 4.40 Rezultate privind debitul de lixiviat infil*at

9 drenare lixiviat (concentratii de materii organice in suspensie ~i debitul de lixiviat colectat prin sistemul de drenaj):

Concentratii de materll organice in suspensie

Figum 4.41. Concentraiia de materii solide in suspensie in lixiviaful recoltal prin sistemui de colectare $i drenaj

Drenare iixiviat

Figura 4.42. Debitul de lixiviat colectat

F deformafii laterale ale peretilor verticali de etaqare:

Deformatii laterale ale peretilor verticali de etankare

Figura 4.43. Rezultate privind deformaofle laterale ale peretilor verticali de etanfare

9 scurgeri prin geomembd datorate defectelor de suduri sau accidentelor la instalare:

Scurgeri prin geomembrana (defecte)

Figura 4.44. Controlul etanfdrilor cu geomembrane prin mhrritori electrice

163

9 defecte de compactare ale e t q i < i minerale:

FZra4.45. Detectarea defectelor de compactare prin m6mrcftori de rezistivitate electric6

Cabluri de transmitere date + plcici de ach iwe RealizeazFi transmisia datelor analogice de la aparatul de misud pKa la placa

de achizitie din calculator. Aceasta transform2 semnalul analog primit btr-unul digital, accesibil

calculatorului. Calculator + program expert Calculatorul reprezinti "centrul" de achizitie gi analizi a datelor primite de la

aparatele de m u r l . Pentru realizarea uuui sistem expert se poate utiliza un calculator PC p r e v k t

cu placi de,baza ISA (pentru a putea f i compatibil cu plicile de achiu$e) gi avhd instalat Excel 5.0 (cel pu*) Programul propnuzis de achizitie gi analizii a fost scris in Excel 5.0, sub Windows '95.

Acest program este conceput ca un program mono-fereastain care se prezina in timp real urmiitorii parametri:

9 inclinarea taluzurilor 9 debitul infiltratiilor prin sistemul de acoperire F tasirile terenului de fundare $i ale masei de de$euri F infiltraha lixiviatului prin sistemul de etanvare 9 concentratia de materii solide in suspensie gi debitul lixiviatului >- deformatiile laterale ale pereFor verticali de etanvare >- scurgeri prin geomembrani 9 defecte de compactare.

ultimele doul reprezentind parametri monitoriza+ in faza de execufie.

0 imagine a ecranului in momentul rulirii programului poate f i ca Fn

"I,..". II.I*.I"I"I C . " - _ , l r l . . , U I . - [ ~L.............. .. ;;L-5 . ; !, #. .,.O:.y-:-.- . ...;

::: - .,I .,,.p.:! !.,!.? - A-4 4.. _ ,,, I .- . . . . . . Is - . *: 3. 1. I . 4. i. i. 1. t* 4. !. : , 8: , $ 2 ' ' 1 = . I

Figura 4.46.Fereastra sistemului expert

Unii parametri au valori limiti: - - - - - - - - - limit& de atentionare

limita maxim dmis ib i l i

Programul afi$eaz& in caz de dep&ire un mesaj de genul celui de mai jos impreung cu un semnal sonor ce nu va Fnceta decht dupp citirea mesajului mai sus mentionat.

Figura 4.47. Mesaj de avertizare

165

in cazul atingerii limitei de atentionare sau a limitei maxim admisibile, dup5 caz, sistemul va oferi o gami de decizii $i acriuni care pot fi luate pentru remedierea situaTiei.

De exemplu, Fn cazul aparitiei mesajului de avertizare din figura 4.47, referitor la depi~irea concentra~iei maxime admise de materii solide in suspensie in lixiviatul recoltat, vor apare m5suri posibile de luat penhu pisharea sistemului de drenaj la capacitatea proiectaa, ca de exemplu curitirea a cestuia prin sistemele special prev&ute in acest scop.

in faza de constructie, cAnd se monitorizeazri defectele apirute in geomembrani yilsau etanyarea minerals, sistemul va semnala aparitia unui defect, localizarea sa in spatiu yi, in func!ie de voltajul misurat poate da indica$i despre mbimea acestuia. in cazul geomembranei se va actiona penhu repararea defectului prin petice, in conformitate cu p r c e d ~ r a de :were in operi specific5 produsului. fn cazul etan~irii minerale, in zona cu rezistivitate necorespunzAtoare se vor realiza m5suritori mai precise (de laborator sau pe teren) pentru determinarea permeabiiititii ~ i , daci este cazul, se va trece la recompactarea zonei.

Tot in faza de conshuctie se monitorizeazi tassrile terenului de fundare, care, dacH se constati c i sunt mai mari decit cele previzute in proiect, pot duce la luarea unor misuri de consolidare a terenului sau de neumplere a depozitului la capacitatea proiectaa.

R E S T ~ N G E R E A EFECTULUI P O L U ~ I L O R $1 DEPOLUAREA TERENULUI DE FUNDARE

5.1. TEHNICI DE RES-GERE A EFECTULUI POLU~ULOR DATORATE D E P O Z I T ~ L O R NECONTROLATE

in ceea ce priveqe re-gerea $i eliminarea efectului poluiirilor terenului de fundare, sunt posibile doui abordiri principale: confinarea ~i depoluarea.

Foarte utilizati in cazul depozitfirilor necontrolate confinarea constft in izolarea poluantului de mediu prevenind transmiterea poluirii de la mediul contaminat la cel shi tos . Acest procedeu nu duce la curilirea zonei poluate.

Obiectivele ce se pot realiza prin confinarea unui amplasament poluat sunt:

> evitarea extinderii poluirii sau agraviirii consecintelor sale prin oprirea alimentcirii continue de la nivelul sursei;

> crearea in jurul amplasamentului contaminat a unei incinte, destinati sH diminueze fluxul poluantilor ciitre exterior, in particular prin mentinerea in interiorul zonei circumscrise a unor condiyii hidraulice favorabile care implici asocierea structurilor de permeabilitate s cku t i cu pompiri sau drenaje (a se vedea Cap. 3, 5 3.3).

Exist?? situayii, destul de rare, clnd solutia (capcan& hidraulici) poate sB fie realizati numai prin folosirea pompirilor corect dimensionate. Confinarea hidraulici este mai sensibili in special in cazul unor intreruperi de functionare dec3t confinhrile ce folosesc ecrane impermeabile.

in figurile 5.1, 5.2 $i 5.3 sunt prezentate trei solutii careasociazi ecrane impenneabile ~i pompiri.

Cea mai modemi abordare a soluyiei de confinare consti in folosirea tn paralel a ecranelor $i mHsurilor hidraulice, deoarece, din practici a reie~it c& ecranele nu pot asigura o etanvare perfecti, existind un debit rezidual ineuitabil.

I)IKli(?J'lA Ill', CURGERE A Al'E1 SUB'I'IJKANI<

5.2. PFUNCIPII GENERALE DE DEPOLUARF. A TERENURILOR DE FUNDARE

Tehnicile de depoluare au ca scop restituirea amplasamentelor intr-o stare pe cgt posibil apropiaa celei initiale (inainte de poluare). Aceste tehnici constituie solutia de viitor case se preteaz2 cel mai bine mentalitiltilor actuale.

Bazate pe procedee cornpatibile ecologic, aceste tehnici trebuie s2 dspunda pe d t posibil criteriilor urmitoare:

9 sfi tndepirteze sau s i neutralizeze materiile poluante; b sH influenteze c&t mai pu!in posibil resunele puse ln o p d (api, aer,

energie, capital etc.); I > sfi nu provoace emisii secundare (aer sau ap8 de proces);

P s2 obtinh un randament ridicat al reciclarii materialului tratat; 9 sfi m~nipizeze cantitatea $i periculozitatea potential2 a materiilor

raiduale; b s i nu produci substan@ toxice noi, prin indepartarea sau transferul

celor deja existente. Tehnicile de depoluare cunoscute pot fi clasificate astfel:

- tehnicik fuice care constituie marea majoritate a tehnicilor utilizate ast5zi constau in transferul y i concentrarea poluanlilor c 2 k punctele de recuperare, utilibndu-se fluide existente in ph&nt (aer yi gaz) pentru transportul lor. Aceste tehnici comb~nfi actiuni in-situ, on-site gi ofl-site. Actiunile on-site sunt in general cele ce tin de tratarea aerului $i apei ce servesc transportului poluantilor. Actiunile off-site constau in tratarea produselor puternic contaminate ce

provici din depoluare ~i necesit5 o tratare in centre corespunzitoare din motive de securitate;

- tehnicile termice sunt bazate pe incinerarea, gazeificarea sau piroliza la temperaturi mari. Aplicate in general piminturilor excavate, existi citeva sisteme de tratare in-situ.

- tehnicile chimice sunt utilizate pentru dishugerea, fixarea sau neutralizarea compu$ilor toxici. Putin aplicate direct pim2nturilor contaminate, ele intewin mai des in completarea procedurilor fizice pentru tratareaapei $i a gazului de proces;

- tehnicile biologice (biodegradarea) constau in degradarea poluantilor prin activitatea microorganismelor. Degradarea poate fi aerobi sau anaerobi, eficacitatea mai mare $i un control mai u$or determinind utilizarea primei metode. De$i u$or de realizat in laborator datorita faptuki cfi p*-m&%ii! &e cunesciit ~i peluantii sunt bine determinati, biodegradarea se dovede9e foarte dificil de controlat in teren datorita complexitatii situatiilor (pimgnt neomogen, poluanti multipli, etc.). Cu toate acestea biodegradarea este des utilizata, mai ales impreun5 cu o tehnici fizici.

53. TEHNLCI FIZICE DE DEPOLUARE A TEFtEPlrURILOR DE FUNDARE

53.1. EATMQLA SUB VLD

Printre tratameutele fizice, extragerea sub vid prezinta avantajul de a fi o tehnologie ce a demonstrat o mare fiabilitate legat2 de rezultate extrem de semnificative. D e ~ i este o tehnologie simpli, ea necesita o mare experienF din cauza diversiGtii p&m2nturilor ~i a poluantilor ht&lniti. Calit2tile sale principale, inafari de competitivitatea En ceea ce prive~te costul $i performanta, sunt fiabilitaiea $i adaptabilitatea la diversele probleme intilnite.

Procedeul se bazeazi pe principiul depresurizfrii unui pimgnt contaminat, depresurizare urmati de aspirarea $i tratarea vaporilor poluanti prin intermediul unei pompe de vid. Aceasa tratare se aplici la poluiri cu produse volatile sau semi-volatile pentru care constanta lui Henry este mai mare de 0,Ol gi presiunea vaporilor este peste 0,5 mm coloani de mercur. Procedeul este bine adaptat in mod special solventilor organici $i hidrocarburilor aromate.

Tratarea aemlui aspirat poate fi realizati prin oxidarea tennick catalitici. prin condensare sau adsorbne pe cirbune activ. Dupi natura qi concentratia poluantului se pot folosi toate aceste metode sau doar unele dintre ele. 0 platformi? de extractie sub vid este, inainte de toate, o unitate mobili ce

cuprinde urmZitoarele elemente (Fig. 5.4): - o tubulaturg de admisie a gazelor poluante; - un separator de aer / ap i previzut cu filtru;

- o serie de valve electrocomandate ce permit controlul automat al concentratiei de poluant sub limita inferioari de explozie;

- o pompi de vid ce asiguri o diferenF de presiune $i un debit variabil.

Figura 5.4. Dispozitiv de extracfie a fmei gozoase qi procedeul de trotore,

Tratarea vaporilor este realizati prin: - un schimbiltor de cildurli ce permite preEncHlzirea vaporilor; - ~i 1 sau o camer5 de combustie; - ~i 1 sau un pat catalizator; - ~i 1 sau un condensator pentru ricirea gazelor poluate; - vi / sau un pat de cgrbune activ ce permite adsorbtia poluantilor. Eficacitatea acestei platforme poate garanta o distrugere variind de la 95 %

la 99% dupi investitia realizati, fiind de subliniat cH criteriile de functionare sunt dictate de natura ploluantilor, natura geologici a pHmintului, adhcimea apei subterane qi grosimea p2mlmlntului contaminat.

Aceasti tehnici de extractie este bine adaptaa p8minturilor nisipoase pierziind din eficacitate in cazul pIimAnturilor argiloase care prezinti o puternici for@ de retinere a solventilor.

53.2. TRATAREA PRINZNJECTARE DE AER SAU VAPOR1

Reabiiitarea terenurilor situate deasupra ptinzei de apii subterane poate fi realizatH prin tehnica de injectare a aerului sau vaporilor, tehnici denurnit5 volatilizare in-situ.

Acest procedeu const5 in injectarea aerului sau vaporilor sub presiune Fn pZmlnt cu scopul provoclrii evaporlrii compu~ilor volatili. Vaporii toxici sunt apoi recuperati prin puturi de extractie plasate in alternanB cu puturi de injectie pi dirijati c&tre un filtru de aer cu clrbune activ.

Eficacitatea acestei metode se bazeazi3 pe volatilit~tea compogi!or organici, pe capacitatea lor de a se desprinde de particulele de plmlnt ~i de permeabilitatea ph ln tu lu i la aer.

Aceasti tehnicl este adaptat5 tratZrii phlnturi lor nesaturate contaminate prin solventi clorurafi sau prin produ~i organici volatili, dar este utilizati uneori in zone saturate, dacH acviferul este alcituit din nisip sau pietrip.

Pe plan mondial exist% numeroase tehnici de aplicare a procedeului, din care se poate remarca procedeul UVB, care prezintH originalitatea combingrii simultane a injecffirii de aer nepoluat cu extragerea aerului poluat, prin intermediul unui singur piit forst pfrd ia niuelcl.: i.Wo: al acviferulm. Sub efectul gradientului de concentratie existent intre diferitele faze, substantele poluante sunt transferate in faza gazoasl pi neutralizate cu ajutorul unui filtru cu ckbune activ (Fig. 5.5.).

Figura5.5. Schema de principiu a procedeului U. V. B.

Pentru ameliorarea acestei tehnici, u n dispozitiv de aerare cu azot (Fig. 5.6), experimentat in Michigan, SUA, a aritat cH rata de eliminare a compu~ilor voiatili a fost mgriti3 de 12 ori $i cH raza de actiune in plan orizontal a puturilor a fost de cca. 6 m (fa@ de 4-5 m).

Figura5.6. Schema deprincipiu a aerririi cu azof

533. TRATAREA PRINFLOTATIE

Aceasti tehnicl, proveniti din industria rninieri, este adoptata pentru pim6nturile putemic poluate, ce necesiti o excavare $i o tratare in loc. Ea p a t e fi utilizati pentru o gin12 largi de poluanti ce contin in mod special hidrocarburi, compugi organici pe bazi de clor, compugi cianhidrici, pesticide ~i metale grele.

Principiul acestei tehnici consti in prepararea unui amestec de apb p8mPnt sortat $i agenti de suprafag tensioactivi in care se injecteaz2 bule de aer ce preiau poluantii gi Ti aduc la suprafag in scopul formkii unei spume ce este apoi recuperatk.

in functie de tipul de poluare gi de pimsnt, prin aceasti3 tehnici3 intr-o or& pot fi tratgi 10-20 m"e pHmPnt.

Principiul acestei tehnici se bazeaz2 pe circulatia unui curent electric in @mint ce permite migratia particulelor inc5rcate citre electrozi poro$i, solutia contaminatfi fiind recuperati prin pompare sau sifonare (Fig. 5.7).

z

Trecerea curentului electric induce trei tipuri de transport:

- electroosmoza care g e n e r e d mi~carea apei interstitiale de la mod la catod;

- eletroforeza care determin5 separarea substantelor coloidale vi materiilor in suspensie prin transferul dc sarcinl;

- el&~trolizfi care nu ia in considerare decit mi~carea reiativ5 a ionilor fari a lua seama de transportul indus de faza lichid5.

fn timpul procesului, producerea de ioni H+ la anod tinde si creeze un front acid dominant, care, in timp, determin5 chimismul mediului coborind valoarea pH in functie de capacitatea de retinere a p&mbntului. Acest fenomen, deci, faciliteazi procesul de desorbtie al cationilor din pimint.

Extractia electric5 este propus5 a se utiiiza pentru o larg5 varietate de piuninturi (de la argile la nisipuri fine) contaminate de poluanti ionici, ca metale grele sau anumiti compu~i organici.

SpHlarea phlnturilor este un procedeu fizic sau fizico-chimic ce constH in separarea poluantilor din pamint $i in transfeml lor in@-o fazA gazoasi sau lichidi cu ajutorul apei $i a energiei mecanice.

Aceast;? metodi este completati deseori printr-un proces de transfer de fa75, prin separarea particulelor poluate $i a celor nepoluate printr-o tratare biologici.

Metoda se aplici in mod special depoluIvii p8m2nhrrilor granulare. Spzlare la mare presiune on-site in lume existi la ora actual5 numeroase procedee utiliAnd spilarea la marc

presiune, toate aceste procedee derivlnd dintr-un model tip bazat pe urmhtoarele principii (Fig. 5.8):

Figura 5.8. Schema defuncfionare a spilirii la mare presiune

- p&m&~tul contaminat este extras apoi transportat Pn stare ume& phH la instalatia de tratare;

- compusul phmint - substan@ toxic& este supus unei injectasi cu apH la mare presiune, cele douH elemente fiind separate (pres;unea de ordinul barilor); - materialul este apoi sortat in funcfie de granulozitate ~i triat &@3 dedsitate. P&nhtul este separat de substanlele toxice (tn g a a a l codcentrate in p w l e fine ale phintului), de ccrpurile strAine pi Iimbezit cu api;

- fractiunea de pimgnt nepoluati este puss la loc sau reutilizati pentru o noui folosinti. Apa de spilare cu substantele toxice este dirGati citre o stgie de epurare. Aerul viciat este de asemenea tratat;

- substantele toxice sunt reprezentate de nimolul flotant pe de o parte $i de reziduurile de sedimentare pe de altH parte.

Procedeul permite atingerea unor procentaje de depoluare variind intre 95 qi 99 %. Eliminarea piqii fine $i a corpurilor striine determinil o recuperare de cca. 80 - 90 % a pim2ntului.

Procedeul descris poate fi combinat cu alte modaliati de tratare: biologici $i termici.

Spcilarea in-situ la presiune normal6 Aceasti tehnici s-a adoptat pentru depoluarea zonelor i n care exploatarea

sau func$onaremu pot 5 in t~ rup te yi se poate aplica exclusiv pimhturilor permeabile.

Infiltrarea apei se poate face in mai multe forme: - din tranqee; - din pumri verticale; - din drenuri orizontale; - prin stropire.

Pentru extractia apei se folosesc in general puturi verticale pentru cH determinH o perturbare minimi a zonei contaminate.

Spcilarea in-sifu lapresiune mare Derivath din tehnologia jet-grouting (injectare cu lapte de ciment). aceasti

tehnici rimine limitath la cazuri izolate datoriti diminuirii foarte rapide a presiunii cu creyterea distantei fati de punctul de injectare.

Totuqi un procedeu pus la punct in practici de firma Holzmann retine atentia. Experimentat pe o zoni poluati de uleiuri gudronate $i cianide, acest procedeu a constat In operarea sub o csmisuiala de tuburi cilindrice, baza tubului fiind plasati la cel putin 0,5 m sub punctul inferior al pimintului tratat.

Descrierea procedeului Holzmann Cu ajutorul unei prese vibrante sunt introduse in pimhnt tuburi cu

@ = 1,s m. SpHlarea este efectuati cu ajutorul unei pompe de mare presiune (50 MPa,

300 Ilmin, 250 m/h la ievire). Energia cinetici dezvoltath este suficienti pentru separarea uleiurilor yi pimintului. Simultan, pimantui este puternic agitat formdndu-se un amestec ce se poate pompa, fiind alcstuit din pimint spilat $i ap i continind particule fine yi poluanti.

Acest amestec este pompat la suprafap $i faza so~idp este separata de cea lichidi. Nivelul apei este mentinut in tub la nivelul apei subterane printr-un regulator automat (Fig. 5.9).

in unitatea de separare solid - fluid (Fig. 5.10) fractiunea de pmdnt deja spHlat este separati de apa poluati. DupZ o separare prin cemere printr-un ciur

cu ochiurile de 3 mm, separarea principali avind loc in doua hidrocicloane paralele, cu o limit8 de separare de 60 mm. Apa de spalare contaminat8 este evacuatii cIitre o statie de tratare. -

Figura 5.9. Principiul injectcrii la mare presiune .prraunuu*.w.

Figurn 5.10. Unitateo de separare

Avantajele tehnologiei prezentate sunt: 9 posibilitatea localiz5rii zonei contaminate Entr-un mod precis; P posibilitatea localidrii forajelor in plan $i in adincime, urmiirind starea

reall a poluiirii din teren; 9 posibilitatea de?o!Grii liib coastiueiii priwfuraje.

5.4. TEHNICI TERMICE DE DEPOLUARE A TERENURUOR DE FUNDARE

Tratarea termici este utilizati pentm decontaminarea piiminturilor cu mterii organice ugor oxidabile ~i convertibile in dioxid de carbon ~i apH.

Considednd ansamblul tehnologiilor existente, o instalatie de tratare tennicii trebuie s l realizeze cel putin trei nivele de executie:

- prepararea nhm!uk~kxcavare, so* etc.); ~ ~ - tratarea termicl propriu-ziss: uscare, extracfia sau distrugerea poluanfilor $i ricirea p&minturilor tratate;

- katarea gazelor de extractie. Actualmente, sunt utilizate curent doui metode:

- combustia prin ardere la peste I000 'c; - piroliza prin incHlzire indirect& vaporii poluanti fiind oxidati ~i purificati la ie~irea dintr-un cuptor electric (se ating temperaturi de 600 - 800 OC).

Se pot mentiona in acest context mai multe tehnologii: - cuptor rotativ; - cuptor cu incllzire indirece, - cuptor cu pat fluidizat; - calcinare directi.

Aceste tehnici necesit5 un sistem de purificare a vaporilor de extractie in care poluantii sunt supugi la temperaturi de ordinul 1000 - 1300 OC.

Deci aceast5 tehnici, prin oxidarea gazului poate conduce la emisia de produgi toxici: SO2, HCI, HF sau NO2 caretrebuie tratate la rindul lor.

5.5. TEHNICI CHIMICE DE DEPOLUARE A TERENURILORDE FUNDARE

Tehnicile de tratare chimici au ca scop distrugerea poluanfilor sau de a-i transforma intr-un compus maj putin nociv pentru mediu, prin intermediul unor reacpi chimice fntre poluantii continuti in pitmint ~i un reactiv adiugat.

Conditiile necesare pentru o tratare chimicl sunt: - un amestec intim al poluanplor din phEn t cu agentul chimic; - fnlhrarea detritusului ~i reducerea dimensiunii daterialelor, - adlugarea de produse chimice in exces pentrb asigurarea unei

depoluhri complete.

In tabelul 5.1 se prezinti in mod sintetic posibiiitHtile de aplicare a tratirilor chimice in functie de natura pHmintului ~i a poluanrilor.

Tabel 5.1. Tabel recapitulativ a1 posibiliti{ilpr de tralare chimicri

A - ozotvH~O~Oxidare B - Oxidare umedG C - Oxidare in ultraviolete D - Reducere E - Deciorinare chimicd F - &tracfie cu solventi G - Ertrac(ie SCF

H - Extroctie cu acid I - Neulrolizare J - Precipitare K - Pirolizci L - Proredeu electrochimic M - Polimerizare

Biodegradarea se bazeazi3 pe prezenw in pimi3nt a unor microorganisme capabile de a degrada marea majoritate a produselor organice considerate ca poluanti. Metabolismul microorganismelor este de douH feluri: uerob $i unaerob.

Activitutea uerobd este Tn general mai eficient2 $i mai u$or de controlat. fn acest mecanism, este necesar sH se asigura cantitiiti suficiente de elemente

nutritive $ i de oxigen pentru ca procesul sI poatH consuma totalitatea carbonului prezent.

Geotehnica mediului inconjurator (Sanda Manea, Laurentiu Jianu).pdf

Documents

Transcript of Geotehnica mediului inconjurator (Sanda Manea, Laurentiu Jianu).pdf