Kentsel katı atık depo sahası atık dolgusu şev stabilitesinin sayısal analiz yöntemi ile incelenmesi
Investigation of slope stability of waste fill in municipal solid waste landfill by numerical analysis
Yazar: YAĞMUR BORA
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ŞÜKRÜ ÖZÇOBAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ERGENEKON SELÇUK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Atıkların çevreye ve insan sağlığına en az zarar verecek şekilde bertaraf edilmesi gerekmektedir. Düzenli depolama yöntemi, kentsel katı atıklarının (KKA) ana bertaraf yöntemidir. Bu yöntemde, depo sahasına bertaraf edilmek üzere getirilen katı atıklar çevreye minimum zarar verecek şekilde depo sahasına yerleştirilip, sıkıştırılmakta ve üzerleri örtü (toprak) tabakası ile örtülmektedir. Depo sahasına yerleştirilen atıklar, kontrollü şartlar altında ayrışarak inert ve kararlı maddelere dönüşür.
Kentsel katı atıkların heterojen yapısı ve karmaşık mühendislik özellikleri nedeni ile depo sahası stabilitesi, depolama sahası operasyonundaki en önemli mühendislik sorunudur. Atık gövdeleri, atığın mühendislik özellikleri (fiziksel özellikler, kayma mukavemeti vb.) ile atık gövdesinin yapısal özelliklerini içeren iç ve dış faktörlerin etkisi altında kolayca kararsız hale gelebilmektedir.
Bu çalışmada, farklı atık katman kalınlıkları ve atık katmanlarında birikmiş olan sızıntı suyu seviyeleri ile atık mukavement parametrelerinin (kohezyon, içsel sürtünme açısı) atık saha şev stabilitesi üzerindeki nicel etkileri, sayısal analiz yöntemleri ile araştırılmıştır. Plaxis 2D programında sonlu elemanlar analizi ile gerçekleştirilmiş olan analizlerde hem drenajlı hem drenajsız koşullar altında çözümler yapılmış ve sonuçlar güvenlik sayıları, kayma düzlemleri ve atık oturma miktarlarına göre değerlendirilmiştir. Konsolidasyon etkisini gözetmek için hem konsolidasyonlu hem kısa süreli analizler gerçekleştirilmiştir. Son olarak Plaxis 2D LE programında Limit denge yöntemi ile kısa süreli analizler tekrarlanmıştır. Sonuçlar şunları göstermiştir: Ana sızıntı su seviyesi, depolama sahası stabilitesi için en önemli faktörlerden biridir. Atık gövdesinde artan su seviyeleri nedeniyle aşırı boşluk basınçlarının meydana gelmesi stabilite üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Atık tabakası kalınlığının azaltılması, atık gövdesinin daha kararlı bir yapıda olmasını sağlayacaktır. Atık kohezyon ve içsel sürtünme açısı parameter değerlerindeki artış, güvenlik faktörü değerini arttırmaktadır. Elastisite modülünün güvenlik faktörü üzerinde etkisi yokken oturma miktarı üzerindeki etkisi ihmal edilemez seviyededir.

Anahtar Kelimeler: Kentsel katı atık (KKA), şev stabilitesi, depo sahası, Plaxis 2D, nümerik analiz

Abstract:
Waste must be disposed of in a way that causes the least harm to the environment and human health. The landfill method is the main disposal method of municipal solid waste (MSW). In this method, solid wastes brought to the storage area for disposal are placed in the storage area, compacted in a way that causes minimum damage to the environment, and covered with a cover layer. Wastes in the storage area decompose under controlled conditions and turn into inert and stable substances.
Landfill stability is the most important engineering problem in landfill operation due to municipal solid waste's heterogeneous nature and complex engineering properties. Waste bodies can easily become unstable under the influence of internal and external factors, including the engineering properties of the waste (physical properties, shear strength, etc.) and the structural characteristics of the waste body.
In this study, the quantitative effects of different waste layer thicknesses, leachate levels accumulated in the waste layers, and the waste strength parameters (cohesion, internal friction angle) on the landfill slope stability were investigated by numerical analysis methods.
The analyzes were performed under both drained and undrained conditions with the finite element method in the Plaxis 2D program, and the results were evaluated according to safety factors, slip planes, and the amount of settlements. Analyses were performed under both consolidated (long-term) and short-term conditions to observe consolidation's effect on safety factors. Finally, short-term analyses were repeated with the Limit balance method of Plaxis 2D LE software.
The results showed that: the main water level is important to landfill stability. The development of excess pore pressures due to increased water levels in the waste body negatively impacts stability. Reducing the waste layer thickness will provide a more stable waste body. The increase in waste cohesion and internal friction angle parameter values increases the safety factor value. While the modulus of elasticity does not affect the safety factor, it's effect on the settlement amount cannot be neglected.

Key words: Municipal solid waste (MSW), slope stability, landfill, Plaxis 2D, numerical analysis