Investigating Stability Problems in Solid Waste Landfills

Abstract

One of today’s most pressing environmental issues is related to waste disposal, especially landfilling. The quality of groundwater has been seriously compromised due to improper storage methods. Problems related to human health and environmental pollution are more common in open dumps. These irregular disposal sites cause many disadvantages and serious health problems. For this reason, cases that caused slope failures in landfills have been examined. This study investigates stability issues related to solid waste landfills, focusing on the assessment of waste stability. The study includes analyses of slope failure cases in various landfills: Hekimbasi, Dona Juana, Gnojna Grora, Hiriya, Payatas, and Xerolakka. Using Plaxis 2D software, the data obtained from these analyses have been rigorously evaluated to determine the most appropriate landfill management strategies. Slope collapses in landfills are generally caused by unsuitable landfill design, lack of daily cover laying and waste compaction, inadequate waste segregation, insufficient leachate drainage and gas discharge, and excessive slope angle and height. The presence of one or more of these conditions can result in a decline in site stability. Instabilities are experienced in these areas where engineering controls are inadequate.

Keywords

• Landfill
• Slope Stabilitiy
• Slope Failure
• Back Analysis
• Finite Elements Method

Katı Atık Depolama Sahalarındaki Stabilite Sorunlarının Araştırılması

Abstract

Günümüzün en acil çevresel sorunlarından biri, atıkların bertarafı, özellikle de düzenli depolama ile ilgilidir. Yanlış depolama yöntemleri nedeniyle yeraltı sularının kalitesi ciddi şekilde tehlikeye girmiştir. Vahşi depolama sahalarında insan sağlığı ve çevre kirliliğiyle ilgili problemler daha yaygındır. Bu düzensiz depolama sahaları birçok dezavantaja ve ciddi sağlık sorunlarına yol açmaktadır. Bu sebeple, daha önce depolama sahalarında meydana gelen şev göçmelerine neden olan vakalar incelenmiştir. Bu çalışmada, atık stabilitesinin değerlendirilmesine odaklanarak katı atık depolama alanlarıyla ilgili stabilite sorunları araştırılmaktadır. Çalışma, Hekimbaşı, Dona Juana, Gnojna Grora, Hiriya, Payatas ve Xerolakka gibi çeşitli düzenli depolama sahalarındaki şev göçmesi vakalarının analizini içermektedir. Plaxis 2D yazılımı kullanılarak, bu analizlerden elde edilen veriler titizlikle değerlendirilmiş ve en uygun düzenli depolama sahası yönetim stratejilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Düzenli depolama sahalarındaki şev göçmeleri genellikle uygun olmayan depolama sahası tasarımı, günlük örtü serme ve atık sıkıştırma eksikliği, yetersiz atık ayrıştırma, yetersiz sızıntı suyu drenajı ve gaz tahliyesi ile aşırı şev açısı ve yüksekliğinden kaynaklanmaktadır. Bu koşullardan bir veya daha fazlasının varlığı saha stabilitesinde kayba neden olabilir. Mühendislik kontrollerinin yetersiz olduğu bu sahalarda duraysızlıklar yaşanmaktadır.

Keywords

• Depolama Sahası
• Şev Stabilitesi
• Şev Göçmesi
• Geri Analiz
• Sonlu Elemanlar Metodu

References

1. Akçakal, Ö. (2009). Şev stabilite analizinde geri hesap yöntemi ve bir vaka analizi [Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
2. Akıncı, G., Onargan, T., Danışman, M. A., Küçük, K., Güven, D., Gök, G., & Bilgin, M. (2010). Uşak Belediyesi katı atık yönetimi fizibilite raporuna esas sondajlı atık sahası karakterizasyonu belirlenmesi ve gaz varlığının araştırılmasına yönelik Ar-Ge projesi. Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir.
3. Arıoğlu, E., & Tokgöz, N., (2022). Bilgi föyü: şev stabilitesine toplu bakış. 22 Mart 2022’de https://yapimerkezi.com.tr/ PdfDosyalari/430c0073-8602- 44d0-94b0-58aeb4a5e717-c58b51df-f08a-4123-bd45-8a1c3be816da.pdf adresinden alındı.
4. Athanasopoulos, G., Vlachakis, V., Zekkos, D., & Spiliotopoulos, G. (2013, September 2–6). The December 29th 2010 Xerolakka municipal solid waste landfill failure [Conference presentation]. 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris, France.
5. Aykol, K. (2008). Evsel katı atıkların geoteknik özelliklerinin modellenmesi [Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
6. Blight, G. (2008). Slope failures in municipal solid waste dumps and landfills: a review. Waste Management & Research, 26(5), 448–463. https://doi.org/10.1177/0734242X07087975.
7. Caicedo, B., Giraldo E., Yamin L., & Soler N. (2022, August 11–15). The landslide of Dona Juana Landfill in Bogota. A case study [Congress presentation]. 4th international congress on environmental geotechnics (4th ICEG), Rio de Janeiro, Brazil.
8. Coşkun, H. (2021). Dolgu barajlarda gövde stabilitesi ve Çukurca barajı örneği [Yüksek lisans tezi, Karabük Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi

9. Fang, R., Guo, Z., & Feng T. (2011). Analysis of stability and control in landfill sites expansion. Procedia Engineering, 24, 667–671. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.11.2715
10. Fernandez, G., Hendron, D., & Castro, A. (2005, September 12–15). Pore pressure induced slide in municipal solid waste Doña Juana Landfill - Bogota, Colombia [Conference presentation]. 16th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Osaka, Japan.
11. Griffiths, D. V., & Lane P. A. (2021). Slope stability analysis by finite elements. Geotechnique, 49(3), 387–403. https://doi.org/10.1680/geot.1999.49.3.387
12. Güner, G. B. (2022). Katı atık sahalarında duyarlılığın incelenmesi [Yüksek lisans tezi, Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
13. Kamer, A. (2018). Katı atıkların en uygun toplama tekniklerinin araştırılması ve toplanan katı maddelerden en uygun geri kazanımın belirlenmesi [Yüksek lisans tezi, İstanbul Arel Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
14. Kaza, S., Yao, L. C., Bhada-Tata, P., & Van Woerden, F. (2018). What A Waste 2.0 A Global. Snapshot of Solid Waste Management to 2050. The World Bank. https://openknowledge.worldbank.org/bitstreams/df788c58-3c21-52a2-a224-1445f0a1850b/download
15. Kezer, S. (2019). Katı atık sahalarında şev stabilitesi [Yüksek lisans tezi, Dicle Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
16. Kocasoy, G., & Curi, K. (1995). The Umraniye-Hekimbasi open dump accident. Waste Management & Research, 13(4), 305–314. https://doi.org/10.1016/S0734-242X(95)90080-2
17. Laman M., King, G. J. W., & Dickin, E. A. (1999). Three-dimensional finite element studies of the moment-carrying capacity of short pier foundations in cohesionless soil. Computers and Geotechnics, 25(3), 141–155.
18. Lavigne, F., Wassmer, P., & Gomez, C. (2014). The 21 February 2005, catastrophic waste avalanche at Leuwigajah dumpsite, Bandung, Indonesia. Geoenvironmental Disasters, 1, Article 10. https://doi.org/10.1186/s40677-014-0010-5
19. Merry, S. M., Kavazanjian, E., & Fritz, W. U. (2005). Reconnaissance of the July 10, 2000, Payatas Landfill Failure. Journal of Performance of Constructed Facilities, 19(2), 100–107.
20. Natur, O. (2018). Şev stabilitesi analiz yöntemleri ve bir vaka analizi [Yüksek lisans tezi, Dicle Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
21. Polat, A. (2019). Şev stabilitesinde sonlu elemanlar yöntemi uygulaması ve karşılaştırmalı analiz [Yüksek lisans tezi, Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
22. Pulat, H. F. (2014). Kentsel katı atıkların geoteknik karakterizasyonu ve duraylılığının incelenmesi [Doktora tezi, Celal Bayar Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
23. Pulat, H. F., & Yükselen Aksoy, Y. (2017). Türkiye kentsel katı atık kompozisyonunun kayma mukavemeti özellikleri ve şev duraylılığının incelenmesi. İMO Teknik Dergi, 28(1), 7703–7724. https://doi.org/10.18400/tekderg.299128
24. Qian, X., Koerner, R. M., & Gray, D. H. (2002). Geotechnical Aspects of Landfill Design and Construction. Prentice Hall.
25. Sarihan, N. H., & Stark, T. D. (2008, August 11–16). Back- analyses of landfill slope failures [Conference presentation]. 6th International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering, Arlington, USA.
26. Seco e Pinto, P., Vieira, A., Mendonça, A., & Lopes, L. (1999). Seismic behaviour of solid waste Grhdola landfill. In P.S. Pinto (Ed.), Earthquake Geotechnical Engineering (pp. 661–666). Balkema, Rotherdam.
27. Ün, B., & Yıldız, A. (2021). Şev stabilitesi probleminin geri analizle çözümü: örnek bir vaka. Academic Platform Journal of Engineering and Science, 9(1), 174–181. https://doi.org/10.21541/apjes.740867
28. Tekin, A. (2011). Sonlu elemanlar ve limit denge yöntemleri ile şev stabilitesi analizi [Yüksek lisans tezi, İstanbul Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
29. Xu, Q., Peng, D., Li, W., Dong, X., Hu, W., Tang, M., & Liu, F. (2017). The catastrophic landfill flowslide at Hongao dumpsite on 20 December 2015 in Shenzhen, China. Natural Hazards and Earth System Sciences, 17(2), 277–290.