Αποτελεσματικότητα της Μεθόδου Βαθιάς Δυναμικής Συμπύκνωσης σε Χώρους Απόθεσης Στερεών Αστικών Απορριμμάτων

Αποτελεσματικότητα της Μεθόδου Βαθιάς Δυναμικής Συμπύκνωσης σε Χώρους Απόθεσης Στερεών Αστικών Απορριμμάτων Effectiveness of the Deep Dynamic Compaction Technique on Municipal Solid Waste Landfills ΖΕΚΚΟΣ, Δ. Πολιτικός Μηχανικός, Επίκ. Καθηγητής, University of Michigan, Ann Arbor, USA. FLANAGAN, M. Πολιτικός Μηχανικός, NTH Consultants, Indianapolis, Indiana, USA. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : H μέθοδος βαθιάς δυναμικής συμπύκνωσης έχει εφαρμοστεί με επιτυχία σε μεγάλη ποικιλία εδαφών αλλά και σε χώρους απόθεσης στερεών αστικών απορριμμάτων. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της διερεύνησης της αποτελεσματικότητας της μεθόδου σε στερεά αστικά απορρίμματα, κατόπιν μελέτης 64 περιπτώσεων εφαρμογής της μεθόδου. Η εμπειρία από τις περιπτώσεις αυτές υποδεικνύει ότι το επιτυγχανόμενο βάθος βελτίωσης είναι συνήθως μικρότερο από το βάθος βελτίωσης που παρατηρείται σε μη συνεκτικά εδάφη, ενώ η επιτυγχανόμενη καθίζηση εξαρτάται από την ενέργεια συμπύκνωσης, και κυμαίνεται απο 5% έως 25% του πάχους των απορριμμάτων. ABSTRACT : The deep dynamic compaction technique has been employed with success in a large range of soils including municipal solid waste (MSW). The results of a systematic study that included 64 case histories on the effectiveness of the technique for compacting MSW are presented. The results suggest that the depth of improvement is typically smaller in MSW compared to cohesionless soils. Also, the resulting settlement is significantly affected by the compaction energy and varies from 5% to 25% of the thickness of the MSW. 1. Η ΜΕΘΟΔΟΣ ΒΑΘΙΑΣ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗΣ Η μέθοδος της βαθιάς δυναμικής συμπύκνωσης είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη για τη βελτίωση εδαφών κυρίως λόγω της οικονομικότητάς της και της ευχερούς εφαρμογής της. Η μέθοδος συνίσταται στη χρήση γερανού για την ανύψωση και επαναλαμβανόμενη πτώση ένος βάρους από συγκεκριμένο ύψος σε θέσεις ενός κανάβου. Συνήθως, η βελτίωση γίνεται σε δύο ή τρεις φάσεις ή περάσματα, με την τελευταία φάση να συνίσταται στη ρίψη του βάρους από μικρότερο ύψος. Η κρούση του βάρους στο έδαφος έχει ως αποτέλεσμα τη συμπύκνωση του εδαφικού υλικού η οποία επιτυγχάνεται με μείωση του όγκου των κενών, τη μεταβολή της δομής του εδάφους καθώς και την κατάρρευση τυχόν υπογείων κενών (Lukas 1986). Η μέθοδος είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη για τη συμπύκνωση μεγάλης ποικιλίας εδαφών, ιδιαιτέρως χαλαρών κορεσμένων ή μη κορεσμένων μη συνεκτικών εδαφών (Καββαδάς κ.α., 1992). Το αποτέλεσμα της συμπύκνωσης είναι η αύξηση της πυκνότητας του εδάφους, που έχει ως συνέπεια την αύξηση της διατμητικής αντοχής, της στιφρότητας (μέτρο παραμορφωσιμότητας) καθώς και της αντίστασης σε ρευστοποίηση κατά τη διάρκεια σεισμού. Οι Mayne et al. (1984) έχουν παρουσιάσει αναλύσεις της αποτελεσματικότητας της μεθόδου σε φυσικές άμμους, υδραυλικές επιχώσεις, και αργιλικά εδάφη. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 1

2. ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΣΕ ΘΕΣΕΙΣ ΣΤΕΡΕΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ 2.1 Εισαγωγή Τα στερεά αστικά απορρίμματα είναι ίσως τα πιο δύσκολα και ενδιαφέροντα εδαφοειδή υλικά, καθώς παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία σύστασης, δυσκολία στο χαρακτηρισμό, υψηλή συμπιεστότητα και ιδιότητες που μεταβάλλονται με το χρόνο. Η βελτίωση των εδαφικών συνθηκών σε θέσεις απόθεσης απορριμμάτων παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για πολλούς λόγους: Υπάρχει μεγάλος αριθμός χώρων με απορρίμματα όπως Χώροι Υγειονομικής Ταφής Απορριμμάτων (ΧΥΤΑ) ή Χώροι Ανεξέλεγκτης Διάθεσης Απορριμμάτων (ΧΑΔΑ). Πολλοί από αυτούς τους χώρους βρίσκονται πλέον μέσα σε αστικά κέντρα και η ανάπτυξή τους είναι επιθυμητή από οικονομική άποψη. Η αξία εκτάσεων με απορρίμματα, αλλά και εκτάσεων που βρισκόνται σε κοντινή απόσταση, είναι μειωμένη και κατα συνέπεια ελκυστική για επενδύσεις. Η ανάπτυξη χώρων με απορρίμματα είναι επιθυμητή από κοινωνική, οικονομική και περιβαλλοντική άποψη. Η επιτυγχανόμενη βελτίωση της ευστάθειας και η αύξηση της χωρητικότητας των ΧΥΤΑ μπορεί να επιμήκυνει τη διάρκεια λειτουργίας τους. 2.2 Αντικείμενο της Διερεύνησης Αν και υπάρχει πλέον αρκετή εμπειρία στην εφαρμογή της μεθόδου βαθιάς δυναμικής συμπύκνωσης σε στερεά αστικά απορρίμματα, η εμπειρία αυτή δεν έχει αναλυθεί σε ικανοποιητικό βαθμό ώστε να εξαχθούν γενικά συμπεράσματα για την αποτελεσματικότητα της μεθόδου. Το παρόν άρθρο επιχειρεί να συμβάλλει προς την κατεύθυνση αυτή. Η συστηματική επισκόπηση της διαθέσιμης βιβλιογραφίας οδήγησε στην κατάρτιση μιας βάσης δεδομένων με περιπτώσεις όπου εφαρμόστηκε η μέθοδος της βαθιάς δυναμικής συμπύκνωσης σε στερεά αστικά απορρίμματα. Παρόμοια προσπάθεια προς την κατεύθυνση αυτή έχει πραγματοποιηθεί από τους Van Impe και Bouazza (1996), οι οποίοι συγκέντρωσαν δεδομένα από 14 περιπτώσεις συμπύκνωσης στερεών αστικών απορριμμάτων με σκοπό την εκτίμηση του αναμενόμενου βάθους βελτίωσης. Στα πλαίσια της παρούσας έρευνας συγκεντρώθηκαν 64 περιπτώσεις και τα αποτελέσματα αναλύθηκαν ώστε να απαντηθούν τα ακόλουθα ερωτήματα: Ποιό ειναι το αναμενόμενο βάθος βελτίωσης των στερεών αστικών απορριμμάτων; Ποιό είναι το μέγεθος των προκαλούμενων καθιζήσεων κατά την εφαρμογή της μεθόδου; Ποιά είναι η σχέση μεταξύ της ενέργειας συμπύκνωσης και της προκαλούμενης καθίζησης; Υπάρχει κάποια συσχέτιση μεταξύ της ηλικίας των απορριμμάτων και της προκαλούμενης καθίζησης; 2.3 Σύντομη Επισκόπηση της Βιβλιογραφίας Η μέθοδος της βαθιάς δυναμικής συμπύκνωσης αποτελεί ίσως την πιο διαδεδομένη μέθοδο βελτίωσης των εδαφικών συνθηκών σε θέσεις με αστικά και άλλα απορρίμματα, όπως οι ΧΑΔΑ και οι ΧΥΤΑ. Κατά τη δυναμική συμπύκνωση των στερεών αστικών απορριμμάτων, όλοι οι προαναφερθέντες μηχανισμοί συμπύκνωσης συμβάλουν στην βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων των απορριμμάτων. Η πρώτη αναφορά στην εφαρμογή της μεθόδου σε στερεά αστικά απορρίμματα έγινε από τους Downie and Treharne (1979). Ακολούθησαν αρκετές δημοσιεύσεις (π.χ. Charles et al. 1981, Lukas 1985, Frydman και Baker 1987, Lewis and Langer 1994, Lukas 1997) με περιπτώσεις εφαρμογής της μεθόδου. Δυστυχώς σε αρκετές δημοσιευμένες περιπτώσεις δεν υπάρχουν επαρκή στοιχεία για την ανάλυσή τους. 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ 3.1 Αναμενόμενο Βάθος Βελτίωσης Οι Menard and Broise (1975) και στη συνέχεια οι Leonards et al. (1980) πρότειναν ότι το αναμενόμενο βάθος βελτίωσης D, μπορεί να υπολογίζεται από την εξίσωση 1: (1) όπου: W είναι η τιμή του βάρους σε τόννους, και Η είναι το ύψος πτώσης του βάρους σε μέτρα. H παράμετρος n είναι μια εμπειρική παράμετρος που εξαρτάται από τις εδαφικές συνθήκες. Εμπειρικές τιμές για την παράμετρο 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 2

n έχουν προταθεί από αρκετούς συγγραφείς για διάφορες εδαφικές συνθήκες. Οι αρχικά προταθείσες τιμές ήταν υψηλές (έως n=1), αλλά η μετέπειτα εμπειρία (Mayne et al. 1984) έδειξε ότι η τιμή του n για τα περισσότερα μη συνεκτικά εδάφη κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 0.5 και 0.8. Οι Van Impe and Bouazza (1995) βασισμένοι σε 9 περιπτώσεις πρότειναν τιμές του n μεταξύ 0.35 για απορρίμματα μεγάλης ηλικίας και 0.65 για απορρίμματα μικρής ηλικίας. Το Σχήμα 1 παρουσιάζει τα αποτελέσματα από τις περιπτώσεις που συγκεντρώθηκαν στα πλαίσια της παρούσας έρευνας. Συνολικά παρουσιάζονται αποτελέσματα από 19 περιπτώσεις. Η πλειοψηφία των περιπτώσεων (14 περιπτώσεις) υποδεικνύουν τιμές της παραμέτρου n μεταξύ 0.35 και 0.40. Αυτές οι τιμές είναι αρκετά χαμηλότερες από τις αντίστοιχες για την πλειοψηφία των εδαφών και υποδεικνύουν ότι το βάθος βελτίωσης σε στερεά αστικά απορρίμματα είναι μικρότερο από το αναμενόμενο σε άλλα εδάφη. Υπάρχουν επίσης περιπτώσεις στερεών απορριμμάτων όπου το βάθος βελτίωσης είναι μεγαλύτερο ή και μικρότερο. Συγκεκριμένα, η περίπτωση του Carson (California) (σημείο 61c) (City of Carson 2008), υποδεικνύει σημαντικά μικρότερο βάθος βελτίωσης. Η διαφοροποίηση αυτή οφείλεται πιθανότατα στο γεγονός ότι στη συγκεκριμένη θέση είχαν αποθηκευτεί σημαντικές ποσότητες υγρών αποβλήτων μέσα σε βαρέλια. Η περίπτωση του ΧΥΤΑ Las Dehesas (σημείο 17) στην Μαδρίτη είναι επίσης ενδιαφέρουσα καθώς κατά το συγγραφέα (Mateos 2006), δεν παρουσιάστηκε βελτίωση των απορριμμάτων. Τρεις μόνο περιπτωσεις που παρουσιάζονται από τους Van Impe and Bouazza (1995) υποδεικνύουν μεγαλύτερα βάθη βελτίωσης. Το βάθος βελτίωσης συσχετίστηκε επίσης με την ανηγμένη συνολική ενέργεια συμπύκνωσης. Η ανηγμένη ενέργεια συμπυκνωσης (ΑΕ) δίνεται από τη σχέση: (2) όπου Ν είναι ο αριθμός των πτώσεων ανά θέση, P είναι ο αριθμός των φάσεων, g η επιτάχυνση της βαρύτητας, και A cp η επιφάνεια επιρροής κάθε σημείου συμπύκνωσης. Τα μεγέθη W και Η ορίζονται όπως προηγουμένως. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων παρουσιάζονται στο Σχήμα 2. Παρατηρείται ότι το βάθος βελτίωσης κυμαίνεται από 4 μέτρα έως 7 μέτρα. Μοναδική εξαίρεση αποτελεί η περίπτωση του Carson, πιθανόν λόγω της ύπαρξης των βαρελιών υγρών αποβλήτων, όπου παρά την πολύ υψηλή ενέργεια συμπύκνωσης το βάθος βελτίωσης περιορίστηκε στα 3 μέτρα, καθώς και η περίπτωση ενός ΧΥΤΑ στο Evansville (Indiana, USA) για την κατασκευή των αυτοκινητόδρόμων Ι-164 και US-41 όπου η πολύ υψηλή ενέργεια συμπύκνωσης οδήγησε σε βάθος συμπύκνωσης 8.5 μέτρων. Ενδιαφέρον επίσης παρουσιάζει το γεγονός ότι για ενέργειες συμπύκνωσης μεταξύ 10 και 100 τόννους-μέτρα ανά τετραγωνικό μέτρο, το βάθος συμπυκνωσης παραμένει σταθερό στα 4 μέτρα και στις 8 περιπτώσεις. Βάθος βελτίωσης (m) 20 15 10 5 n=0.65 n=0.5 n=0.35 67 68 71 20 69 16 22 70 24 23 2 1 3 21 25 17 0 0 5 10 15 20 25 30 Τετραγωνική ρίζα της ενέργειας πτώσης [SQRT(WH) (tonne-m) ] Σχήμα 1. Εξάρτηση του βάθους βελτίωσης από την ενέργεια πτώσης. Figure 1. Relationship between depth of improvement and drop energy. 3.2 Μέγεθος επιβαλλόμενων καθιζήσεων Ιδιαίτερο ενδιαφέρον ως προς την αποτελεσματικότητα της μεθόδου παρουσιάζει η πρόβλεψη των επιβαλλόμενων καθιζήσεων. Κατά την επαναλαμβανόμενη πτώση του βάρους, το έδαφος συμπυκνώνεται, δημιουργώντας κρατήρα στο σημείο πτώσης. Στη φωτογραφία του σχήματος 3 παρουσιάζεται ένα παράδειγμα τέτοιου κρατήρα από ένα ΧΥΤΑ στην πολιτεία του Michigan, USA. Το μέγεθος των κρατήρων αυτών είναι σημαντικό καθώς όχι μόνο συσχετίζεται άμεσα με την χαλαρότητα του υλικού, αλλά και γιατί η προκαλούμενη καθίζηση κατά τη διάρκεια της συμπύκνωσης αναμένεται να έχει ως 26 19 61c 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 3

αποτέλεσμα την εκδήλωση μειωμένων καθίζησεων στο μέλλον. Βάθος βελτίωσης (m) 100 10 7 6 5 8 4 9 11 10 2 22 1 23 3 24 16 25 21 1 10 100 1000 Ανηγμένη ενέργεια συμπύκνωσης ΑΕ (tonne-m/m 2 ) Σχήμα 2. Εξάρτηση του βάθους βελτίωσης από την ανηγμένη ενέργεια συμπύκνωσης. Figure 2. Relationship between depth of improvement and applied energy per area. 26 19 61c περιπτώσεις. Παρατηρείται ότι, όπως ήταν αναμενόμενο, η προκαλούμενη ανηγμένη καθίζηση αυξάνεται με τη συνολική ενέργεια συμπύκνωσης. Για χαμηλή ενέργεια συμπύκνωσης, η καθίζηση κυμαίνεται από 5% έως 10% ενώ για υψηλότερες ενέργειες συμπύκνωσης φτάνει το 25%. Όπως επιβεβαιώνεται από το σχετικά χαμηλό συντελεστή συσχέτισης (R 2 =0.522), παρατηρείται αρκετά μεγάλη διασπορά των σημείων. Παρατηρείται ότι για υψηλές ενέργειες συμπύκνωσης οι περιπτώσεις 66, 61, 49, και 15 παρουσιάζουν χαμηλότερη του αναμενομένου καθίζηση. Η περίπτωση του ΧΥΤΑ του ποταμού Savannah (σημείο 66, Schexnayder and Lukas 1992) μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι ο ΧΥΤΑ περιλάμβανε εγκιβωτισμένα ραδιενεργά απόβλητα και η μέγιστη δυναμική ενέργεια κατά την πτώση του βάρους διατηρήθηκε χαμηλή ώστε να προστατευθούν τα κιβώτια με τα ραδιενεργά απόβλητα. Η παρατηρούμενη μικρή καθίζηση για την περίπτωση του Carson (σημείο 61) έχει επίσης ήδη σχολιαστεί, ενώ η περιπτώσεις ενός ΧΥΤΑ στην Indiana (σημείο 49, Lukas 1992) και ενός ΧΥΤΑ στην Κορέα, δεν μπορούν να εξηγηθούν με τα υπάρχοντα δεδομένα (Kim 1996) και πιθανόν να οφείλεται στην ποικιλία συστασης των στερεών αστικών απορριμάτων. 0.25 0.20 R 2 = 0.522 Σχήμα 3. Παράδειγμα κρατήρα κατά την εφαρμογή της μεθόδου δυναμικής συμπύκνωσης σε ΧΥΤΑ στην πολιτεία του Michigan. Figure 3. Example of compaction crater during deep dynamic compaction in a landfill in Michigan. To Σχήμα 4 παρουσιάζει την κατακόρυφη παραμόρφωση (λόγος της προκαλούμενης καθίζησης s προς το συνολικό πάχος των απορριμμάτων t) ως συνάρτηση της συνολικής ενέργειας συμπύκνωσης κανονικοποιημένης ως προς τον όγκο των απορριμμάτων (γινόμενο της επιφάνειας επί του βάθους των απορριμμάτων) για 33 Ανηγμένη καθίζηση, s / t 0.15 0.10 0.05 0.00 0 20 40 60 80 100 120 Ανηγμένη κατά όγκο ενέργεια συμπύκνωσης (tonne-m/m 3 ) Σχήμα 4. Συσχέτιση προκαλούμενης ανηγμένης καθίζησης και συνολικής ανηγμένης κατ όγκο ενέργειας συμπύκνωσης. Figure 4. Relationship between enforced settlement and applied energy per volume. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι το πάχος των απορριμάτων (t) κυμαίνεται μεταξυ 5 και 25 μέτρα. Για περιπτώσεις που το πάχος των απορριμάτων είναι μεγαλύτερο των παραπάνω τιμών, αναμένεται ότι η ανηγμένη 49 66 15 61 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 4

παραμόρφωση θα μειωθεί καθώς η μέθοδος βαθιάς δυναμικής συμπύκνωσης δεν αναμένεται να συμπυκνώσει τις βαθύτερες στρώσεις. 3.3 Συσχέτιση ηλικίας απορριμμάτων με την προκαλούμενη καθίζηση Οι Van Impe and Bouazza (1996) βασιζόμενοι σε σχετικά μικρό αριθμό περιπτώσεων συμπέραναν ότι το μέγεθος της προκαλούμενης καθίζησης εξαρτάται από την ηλικία των απορριμμάτων. Σύμφωνα με τους ανωτέρω συγγραφείς, νεώτεροι ΧΥΤΑ παρουσιάζουν μεγαλύτερες καθιζήσεις σε σύγκριση με παλαιότερους ΧΥΤΑ. Η εγκυρότητα αυτού του συμπεράσματος διερευνήθηκε στα πλαίσια της παρούσας έρευνας. Ως νεώτεροι ΧΥΤΑ χαρακτηρίστηκαν θέσεις με απορρίμματα ηλικίας μικρότερης των 15 ετών, ενώ ως παλαιότερα χαρακτηρίστηκαν απορρίμματα ηλικίας μεγαλύτερης των 15 ετών. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται συνοπτικά στο Σχήμα 5. Αν και οι μεγαλύτερες καθιζήσεις παρατηρούνται για τα νεώτερης ηλικίας απορρίμματα, η συσχέτιση δεν είναι ισχυρή. Υπάρχουν περιπτώσεις νεώτερων ΧΥΤΑ που παρουσιάζουν τις μικρότερες καθιζήσεις για υψηλές ενέργειες συμπύκνωσης. Επίσης, για χαμηλές ενέργειες συμπύκνωσης δεν παρατηρείται σαφής διαφοροποίηση μεταξύ των νεώτερων και παλαιότερων στερεών αστικών απορριμμάτων. Ανηγμένη καθίζηση, s / t 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 ΣΑΑ ηλικίας <15 ετών ΣΑΑ ηλικίας >15 ετών 0.00 0 20 40 60 80 100 120 Ανηγμένη ως προς τον όγκο ενέργεια συμπύκνωσης (tonne-m/m 3 ) Σχήμα 5. Συσχέτιση προκαλούμενης καθίζησης και συνολικής ανηγμένης κατ όγκο ενέργειας συμπύκνωσης συναρτήσει της ηλικίας των απορριμμάτων. Figure 5. Relationship between induced settlement and applied energy per volume for young vs. old MSW. Η ανωτέρω συμπεριφορά θεωρείται αναμενόμενη για τους ακόλουθους λόγους: Αν και απορρίμματα μεγαλύτερης ηλικίας πιθανώς να έχουν υποστεί μεγαλύτερη καθίζηση έως την εφαρμογή της μεθόδου μειώνοντας έτσι το μέγεθος της προκαλούμενης καθίζησης - υπάρχουν πολλοί άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν το μέγεθος της προκαλούμενης καθίζησης. Από τους σημαντικότερους είναι η σύσταση των απορριμμάτων, το ειδικό τους βάρος, οι κλιματικές συνθήκες και οι ευρύτεροι περιβαλλοντικοί παράγοντες που μπορεί να υποστηρίζουν ή να εμποδίζουν την βιοαποδόμηση των απορριμμάτων. 4. ΕΠΙΒΕΒΑΙΩΣΗ ΒΑΘΟΥΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ Το βάθος βελτίωσης αποτελεί μια ιδιαίτερα σημαντική παράμετρο από την οποία εξαρτάται η επιτυχία ενός έργου. Η επιβεβαίωση στο πεδίο του επιτυγχανόμενου βάθους βελτίωσης παρουσιάζει σημαντικά μεγαλύτερες δυσκολίες στην περίπτωση των στερεών αστικών απορριμμάτων σε σύγκριση με άλλα εδάφη. Το βάθος βελτίωσης έχει μετρηθεί σε θέσεις απόθεσης αστικών απορριμμάτων χρησιμοποιώντας διάφορες επί-τόπου μεθόδους (SPT, CPT) πριν και μετά τη συμπύκνωση. Το πρόβλημα με την εφαρμογή αυτών των μεθόδων είναι ότι τα αποτελέσματα (α) είναι αντιπροσωπευτικά των εδαφικών συνθηκών σε μικρή κλίμακα και (β) παρουσιάζουν μεγάλη διασπορά στις τιμές λόγω του μεγάλου μεγέθους των αστικών απορριμμάτων. Κατά τη διεξαγωγή της δοκιμής SPT, τιμές άρνησης μπορεί να μετρηθούν σε μικρές αποστάσεις και βάθη από τιμές με μηδενική αντίσταση. Κατά συνέπεια, η χρήση των μεθόδων αυτών δεν είναι επιθυμητή, εκτός και αν πραγματοποιηθεί μεγάλος αριθμός διερευνητικών γεωτρήσεων και μετρήσεις που θα επιτρέψουν αναλύσεις με στατιστικές μεθόδους. Η δοκιμή Πρεσσιομέτρου έχει επίσης χρησιμοποιηθεί με σχετική επιτυχία σε θέσεις απόθεσης αστικών απορριμμάτων. Σημειώνεται ότι και στην δοκιμή Πρεσσιομέτρου οι μετρήσεις αντιστοιχούν σε περιορισμένο όγκο εδαφους. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό να τονιστεί ότι όλες οι παραπάνω μέθοδοι παρουσιάζουν επιπλέον δυσκολίες λόγω της ανάγκης διεξαγωγής διερευνητικών γεωτρήσεων μέσα σε στερεά αστικά απορρίμματα. Το γεγονός αυτό καθιστά αναγκαία την αντιμετώπιση περιβαλλοντικών και υγειονομικών θεμάτων. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 5

Μια από τις τεχνικές που παρουσιάζουν ιδιαίτερα πλεονεκτήματα κατά την εφαρμογή τους σε θέσεις στερεών αστικών απορριμμάτων, είναι η επί-τόπου μέθοδος αξιοποίησης της διάδοσης των επιφανειακών κυμάτων. Ειδικότερα μέθοδοι όπως η Μέθοδος Φασματικής Ανάλυσης Επιφανειακών Κυμάτων (SASW) (Πελέκης και Αθανασόπουλος 1997, 2001, Athanasopoulos and Pelekis 1997) και η Μέθοδος Φασματικής Ανάλυσης Επιφανειακών Κυμάτων με πολλαπλούς δέκτες (MASW) (Park et al. 1999) έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία και έχουν το πλεονέκτημα ότι δεν απαιτούν την διεξαγωγή γεωτρήσεων. Μετρήσεις με τη μεθόδο SASW αλλά και ιδιαίτερα με την MASW παρέχουν μια συνολική εκτίμηση της ταχύτητας διάδοσης διατμητικών κυμμάτων και δεν επηρεάζονται σημαντικά από μεμονωμένες, τοπικές, διακυμάνσεις της ταχύτητας εγκαρσίων κυμάτων. Στη φωτογραφία του Σχή-ματος 6 παρουσιάζεται ένα παράδειγμα εφαρμογής της μεθόδου MASW σε ένα ΧΥΤΑ στην Πολιτεία του Michigan, USA. Επίσης, λόγω της αναμενόμενης χωρικής διακύμανσης τιμών, ιδιαίτερα για στερεά αστικά απορρίμ-ματα, είναι προτιμότερο οι μετρήσεις να γίνουν πριν και μετά την βελτίωση στην ίδια θέση. 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η μέθοδος της βαθιάς δυναμικής συμπύκνωσης έχει εφαρμοστεί με επιτυχία για την συμπύκνωση εδαφών αλλά και στερεών αστικών απορριμμάτων. Παρά την αναμενόμενη διαφοροποίηση της σύστασης των στερεών αστικών απορριμμάτων, η διερεύνηση 64 περιπτώσεων εφαρμογής της μεθόδου σε θέσεις με απορρίμματα οδηγεί στα ακόλουθα συμπεράσματα: Το επιτυγχανόμενο βάθος βελτίωσης σε αστικά απορρίμματα είναι αρκετά χαμηλότερο από το βάθος βελτίωσης σε εδάφη. Οι τιμές της εμπειρικής παραμέτρου n για στερεά αστικά απορρίμματα είναι της τάξης του 0.4±0.1. Οι επιβαλλόμενες καθιζήσεις εξαρτώνται σημαντικά από την ενέργεια συμπύκνωσης και κυμαίνονται από 5% έως 25% του πάχους των απορριμμάτων με αυξητική τάση για αυξανομένες τιμές της ενέργειας συμπύκνωσης. Δεν υπάρχει σαφής συσχετισμός μεταξύ της ηλικίας των απορριμμάτων και της προκαλούμενης καθίζησης. Αν και η ηλικία των στερεών αστικών απορριμμάτων αναμένεται να διαδραματίζει κάποιο ρόλο, υπάρχουν αρκετοί ακόμα παράγοντες που επηρεάζουν σε σημαντικό βαθμό το μέγεθος των προκαλούμενων καθιζήσεων. Τα παρουσιαζόμενα διαγράμματα μπορεί να αποτελέσουν βοήθημα για την εκτίμηση του βάθους βελτίωσης και των προκαλούμενων καθιζήσεων. 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Σχήμα 6. Εφαρμογή της μεθόδου MASW για την εκτίμηση του βάθους βελτίωσης του υπεδάφους. Figure 6. Use of the MASW technique to estimate the depth of improvement. Athanasopoulos, G. A. and Pelekis, P. C. (1997), Reliability estimations of an approximate SASW method, Proceedings of the 14 th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Hamburg, 6-12 September 1997, pp. 445-448. Carson, CA, City of. (2008), "Dirt Starts to Move at Avalon at South Bay", Carson Report, Spring, p. 3. Charles, J. A., Burford, D. and Watts, K. S. (1981), "Field Studies of the Effectiveness of "Dynamic Consolidation", Proc., 10th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, ISSMGE, Stockholm, Sweden, Vol 3, 617-622. Downie, A. R. and Treharne, G. (1979), "Dynamic consolidation of refuse at 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 6

Cwmbran", Proc., Symp. On the Engineering Behaviour of Industrial and Urban Fill, The Midland Geotechnical Society, Birmingham, UK. Frydman and Baker, 1987. Καββαδάς, Μ., Σωτηρόπουλος, Η., Παπανικολάου, Π. και Αλκαλάης, Η. (1992), "Βελτίωση επιχωματώσεων με τη μέθοδο της δυναμικής συμπύκνωσης". Πρακτικά 2 ου Πανελληνίου Συνεδρίου Γεωτεχνικής Μηχανικής, Τόμος 2, 79-86, Θεσσαλονίκη, 21-23 Οκτωβρίου 1992, Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας. Kim, Y. M. (1996), "Ground Improvement of Municipal Waste Landfill by Dynamic Compaction", Environmental Geotechnics, M. Kamon ed. Vol 2, 653-656. Leonards, G. A., Cutter, W. A. and Holtz, R. D. (1980), "Dynamic Compaction of Granular Soils", J. Geotechnical Eng. Div., 106(1), 35-44. Lewis, P. J. and Langer, J. A. (1994), "Dynamic Compaction of Landfill Beneath Embankment", Proc., Settlement '94, ASCE, Geotechnical Special Publication No. 40, 451-461. Lukas, R. G. (1985), "Densification of a Decomposed Landfill Deposit", Proc., 10th Int. Conf. on Soil Mechanics and Foundation Engineering, San Francisco, Vol 3, 1725-1728. Lukas, R. G. (1986), Dynamic Compaction for Highway Construction, Federal Highway Administration, Report No. FHWA/RD- 86/133, July 1986. Lukas, R. G. (1992), "Dynamic Compaction of Sanitary Landfills", Geotechnical News, 10(3), 51-54. Lukas, R. G. (1997), "Delayed Soil Improvement after Dynamic Compaction", Ground Improvement / Reinforcement / Treatment. ASCE, Geotechnical Special Publication No. 69, 409-420. Mateos, T. (2006), "Dynamic Compaction Improvement in a MSW and in an Inert Waste Landfills", Proc., 5th ICEG Environmental Geotechnics., ISSMGE, Wales, UK, 585-592. Mayne, P. W., Jones, J. S., Dumas, J. C. (1984), Ground response to Dynamic Compaction, ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 110, No. 6, pp. 757-774. Menard, L. and Broise, Y. (1975), "Theoretical and Practical Aspects of Dynamic Consolidation", Geotechnique, 25(1), 3-17. Park, C. B., Miller, R. D. and Xia, J. (1999), Multichannel analysis of surface waves, Geophysics, Vol. 64, No. 3, (May-June 1999), 800-808. Πελέκης, Π.Κ. και Αθανασόπουλος, Γ.A. (1997), "Η Μέθοδος Φασματικής Ανάλυσης Επιφανειακών Κυμάτων: Επίδραση Παραμέτρων και Εκτίμηση Αξιοπιστίας", Πρακτικά Τρίτου Πανελληνίου Συνεδρίου Γεωτεχνικής Μηχανικής, 20-22 Μαρτίου 1997, Πάτρα, Τόμος 1, σελ. 443-450. Πελέκης, Π.Κ. και Αθανασόπουλος, Γ.Α. (2001),''Σύγκριση Αποτελεσμάτων της Μεθόδου SASW με τα Αποτελέσματα Δοκιμών Cross-hole/Down-hole'', Πρακτικά 4ου Πανελληνίου Συνεδρίου Γεωτεχνικής και Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, Αθήνα, Μάϊος 2001, Τόμος 2, σελ. 281-288. Schexnayder, C. and Lukas, R. G. (1992), "The Use of Dynamic Compaction to Consolidate Nuclear Waste", Grouting, Soil Improvement and Geosynthetics, ASCE, Geotechnical Special Publication No. 30, Vol 2, 1311-1323. Van Impe, W. F. and Bouazza, A. (1996), "Densification of Domestic Waste Fills By Dynamic Compaction", Canadian Geotechnical Journal, 33, 879-887. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 7