Diseño de vertederos de residuos sólidos urbanos: definición de los parámetros geotécnicos de cálculo de estabilidad de taludes. Aplicación al vertedero de Lorca (Murcia)

Abstract

[ES] Los vertederos de residuos sólidos urbanos, son obras de ingeniería en las que se emplean técnicas y maquinaria de movimientos de tierras, en las que el relleno principal son los residuos sólidos de origen domiciliario (RSU) que se producen como rechazo de las plantas de clasificación tratamiento de los mismos. El RSU es un tipo de relleno muy distinto al suelo, ya que posee propiedades heterogéneas y anisótropo que dificultan la caracterización y el estudio de su comportamiento tanto desde el punto de vista hidrológico como geotécnico. Por este motivo, uno de los aspectos fundamentales a la hora de abordar el diseño de un vertedero de RSU es el garantizar la estabilidad de los taludes conformados por la masa de este relleno garantizando su estabilidad en todas las fases de explotación. Los materiales que se depositan en los vertederos, tienen propiedades que cambian constantemente debido a los procesos de degradación de la materia orgánica que tienen lugar en el interior del vaso del vertedero. Por ello los valores usados para caracterizar los parámetros geotécnicos, tales como ángulo de rozamiento, cohesión, densidad o humedad, no corresponde a los del residuo de relleno fresco que procede del rechazo de planta, sino que son parámetros cuyo valor cambia con el tiempo a medida que se desarrolla el proceso de biodegradación de la materia orgánica. Este hecho justifica que los modelos de cálculo de estabilidad de taludes estén sometidos a una incertidumbre más elevada que los correspondientes a suelos con características más o menos homogéneas y conocidas. Uno de los riesgos principales ante los que se encuentra el proyectista y el gestor de un vertedero de RSU es el mal diseño de la pendiente de los taludes del relleno, infravalorando el factor de seguridad (FS) debido a una mala elección de los parámetros del modelo de cálculo. El presente TFM tiene, pues, por objeto realizar un estudio exhaustivo de los posibles valores de las propiedades físicas y mecánicas de los RSU que permita en última instancia proponer una serie de valores enmarcados en los correspondientes rangos que atiendan a las particularidades del residuo y que puedan ser utilizados en los proyectos de ingeniería para justificar la estabilidad de los taludes en el interior del vaso de vertido. El trabajo incluye la aplicación de la investigación realizada a un caso real, permitiendo ilustrar de esta forma las recomendaciones dadas.

[EN] Urban solid waste landfills are engineering works in which earthmoving techniques and machinery are used. The construction material under usage is solid waste of household origin (MSW) that is produced as rejection of waste classification and treatment plants. The MSW is a very different type of material, since it has heterogeneous and anisotropic properties that make it difficult to characterize and study its behavior both from a hydrological and geotechnical point of view. When it comes to addressing the design of MSW landfill, one of the fundamental aspects is guaranteeing the slope stability formed with the mass of waste, ensuring its stability in all phases of exploitation. Materials stored in landfills have properties that change constantly with time due to the degradation of organic matter processes that take place inside the landfill vessel. Therefore, the parameters used to characterize the geotechnical properties of waste - such as friction angle, cohesion, density or humidity - do not correspond to those of the fresh rejection waste that directly comes from the plant. This fact justifies that the slope stability calculation models are subject to a higher uncertainty than those corresponding to more homogeneous soils whose characteristics are better-known. One of the main risks that face the MSW landfill designer(s)/manager(s) is the poor design of the landfill slopes, expressed in terms of the safety factor (FS) due to a poor choice of the landfill geotechnical parameters or a wrong selection of the calculation model. Therefore, the purpose of this TFM is to carry out an exhaustive study of the possible values of the physical and mechanical properties of the MSW. These values would ultimately allow to propose a series of values framed in the corresponding ranges that meet the particularities of the waste and that could be used in engineering projects to justify the stability of the slopes inside the pouring vessel. The work includes the application of the research to a real case, allowing to illustrate in this way the given recommendations.