25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Abschluss und Rekultivierung von Deponien und Altlasten Planung und Bau neuer Deponien, Karlsruhe 14/15.10.2015 Gedanken zur Schichtdicke in multifunktionalen Dichtungen - je dicker desto besser? Referent: Dr.-Ing. Jan Schröder Allgemeine Zusammenhänge 1 Eine in der Stilllegungsphase befindliche Deponie ist endgültig stillzulegen Keine gesetzliche Regelung für Nachnutzung Bau einer weiteren Deponie grundsätzlich möglich Grundlagen durch (Sasse, 2011) geschaffen Neue Deponie gilt als selbstständiges Bauwerk Funktionsbeeinträchtigung der Altdeponie Zusätzliches Schadstoffpotential Schadensfälle beeinflussen sich gegenseitig Aus technischer Sicht neue Belastungssituation Veränderte Anforderungen an die DichtungssystemeDisputation – TU Bergakademie Basis der Neudeponie OFA der Altdeponie 14.10.2015 Folie 1/12 Freiberg – 16.01.2015 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Dr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat GmbH Prinzip einer "Multifunktionalen Abdichtung" (MFA) Keine Beeinträchtigung der Altdeponie durch neue Deponie 2 Zusätzliches Schadstoffpotential für Altdeponie Auswirkung auf Standsicherheit und Verformung "Aufstockung" der Deponie erhöht Spreizspannungen im Sohlbereich Setzungen im geogenen Untergrund durch zusätzliche Auflasten Hohes Setzungspotential der Altdeponie Anforderungen an das Abdichtungssystem Technische Barriere ersetzt ggf. geologische Barriere MFA erfordert ggf. Summation der Teilanforderungen Verformungsbeanspruchung erfordert Sicherheit derDisputation Verformungsrissfreiheit – TU Bergakademie Schadstoffrückhaltevermögen durch technische Barriere / geologische Barriere 14.10.2015 Folie 2/12 Freiberg – 16.01.2015 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Dr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat GmbH Auswirkung auf Standsicherheit und Verformungen Setzungswirksame Spannungen erzeugen keine weitere Setzung im geogenen Baugrund 3 Setzungen im unteren Bauwerk müssen von MFA aufgenommen werden Aus MFA resultierende konstruktive Details bestimmen Schütthöhe der Neudeponie Hochwertige Baustoffe ermöglichen größeres Deponievolumen Wegfall des Verformungsnachweises nach LWA 1993/2006, wenn Krümmungsradius ≥ 200 m Vergrößerung der Spreizspannungen im Sohlbereich der Böschungen Begrenzung der möglichen Schütthöhe Abtragung der Spannungen in der Sohlfuge nur durch geringere Böschungsneigung Flachere Böschungen erlauben minderwertigeres Abdichtungsmaterial (Festigkeitsverhalten, nicht Dichtwirkung) Geographie erlaubt „Abflachung“ nicht, daher „Einrücken“ der Neudeponie Disputation – TU Bergakademie Freiberg – 16.01.2015 Setzungsproblematik ist Grundlage für Planung 14.10.2015 Folie 3/12 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Dr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat GmbH Anforderungen an das System Schadstoffpotential der Neudeponie erfordert OFA und Basis samt technischer Barriere 4 Technische Barriere ersetzt geologische Barriere, da Untergrund anthropogen MFA erfordert ggf. Summation der Teilanforderungen Schadstoffrückhaltevermögen durch technische Barriere Hohe Anforderungen / Prüfungsaufwand an Materialien der Dichtungssysteme Verformungsbeanspruchung erfordert Nachweis der Verformungsrissfreiheit Technische Barriere darf ggf. aus Abdichtungskomponente bestehen, wenn DepV. und BQS 1-0 eingehalten (Wasserdurchlässigkeit, Schadstoffrückhalt) Disputation – TU Bergakademie Freiberg – 16.01.2015 14.10.2015 Folie 4/12 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Dr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat GmbH Verformungsnachweis für mineralische Dichtungen […] folgt das Abdichtungsmaterial ohne Rissbildung den Verformungseinwirkungen, ist die Funktionsfähigkeit der Abdichtung gewährleistet. Quelle: GDA-Empfehlung E 2-13 „Verformungsnachweis für mineralische Abdichtungsschichten“ Disputation – TU Bergakademie Freiberg – 16.01.2015 14.10.2015 Folie 5/12 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Dr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat GmbH Setzungsberechnung Setzungserzeugende Spannung σz x2 z³ p σ z (x) 2 dx π x1 (x² z²)² 14.10.2015 Folie 6/12 Setzungsfunktion Disputation – TU Bergakademie Freiberg – 16.01.2015 z 1 s(x) σ z (x) dz Es 0 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Dr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat GmbH Verformungssicherheit 7 Druck Neutrale Faser 2/3 + - Zug Setzungsfunktion z 1 s(x) σ z (x) dz Es 0 14.10.2015 Folie 7/12 7 Krümmungsradius (2. Abl.) r(x) Dehnung 1 2h – 16.01.2015 – TU Bergakademie Freiberg ε k (x) d²s(x) Disputation dx² 3r(x) 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Dr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat GmbH Fallbeispiel: Schichtdicke vs. Sicherheiten qn 8 k n (ha hmin ) hmin qr k r (ha hgew ) hgew Typ kf [m/s] h [m] ha [m] qn [m³/(m²s)] qn [mm/a] Barriere DK 0 Barriere DK I&II Barriere DK III Dichtung 1,0 x 10-7 1,0 x 10-9 1,0 x 10-9 5,0 x 10-10 1,0 1,0 5,0 0,5 q ω n qr 14.10.2015 Folie 8/12 hzul hgew 0,3 0,3 0,3 0,3 1,30 x 10-7 1,30 x 10-9 1,06 x 10-9 8,00 x 10-10 4099,68 41,00 33,43 25,23 Sicherheit gegen Überschreitung der zulässigen Permeationsrate hzul 3 ε zq r/2 Zulässige Schichtdicke Annahmen: Krümmungsradien ≤ 150 m Grenzzugdehnung: 1 % qn= 8,0 x 10-10 m/s Sicherheit gegen Überschreitung der Disputation – TU Bergakademie zulässigen Verformung Freiberg – 16.01.2015 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Dr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat GmbH Fallbeispiel: Schichtdicke vs. Sicherheiten 5 Verformungsicherheit r=50m Verformungssicherheit r=100m 4 Sicherheit [ ] Verformungssicherheit r=150m 3 2 1 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Disputation – 0,9 TU Bergakademie Freiberg – 16.01.2015 0,7 0,8 1,0 Schichtdicke [m] 14.10.2015 Folie 9/12 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Dr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat GmbH Fallbeispiel: Schichtdicke vs. Sicherheiten 5 Permeationssicherheit k=5x10-11m/s Permeationssicherheit k=1,5x10-10m/s 4 Sicherheit [ ] Permeationssicherheit k=5x10-10m/s 3 -10 2 1 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Disputation – 0,9 TU Bergakademie Freiberg – 16.01.2015 0,7 0,8 1,0 Schichtdicke [m] 14.10.2015 Folie 10/12 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Dr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat GmbH Fallbeispiel: Schichtdicke vs. Sicherheiten 5 Verformungsicherheit r=50m Verformungssicherheit r=100m 4 Sicherheit [ ] Verformungssicherheit r=150m Permeationssicherheit k=5x10-11m/s 3 Permeationssicherheit k=1,5x10-10m/s Permeationssicherheit k=5x10-10m/s 2 1 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Disputation – 0,9 TU Bergakademie Freiberg – 16.01.2015 0,7 0,8 1,0 Schichtdicke [m] 14.10.2015 Folie 11/12 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Dr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat GmbH Schlussfolgerungen und Zusammenfassung 12 Multifunktionale Dichtung hat großes Zukunftspotential Durch (Sasse, 2011) erarbeitete Grundlagen werden bestätigt MFA muss immer multifunktional bewertet werden Hohes Setzungspotential erfordert exakte Setzungsbetrachtung Geologische / Technische Barriere für Schadstoffrückhalt Schichtdicken-Mindestanforderungen gemäß DepV. sollten überarbeitet werden Anforderungen für Schadstofftransport sollte für MFA verpflichtend werden Deponievolumen / Wirtschaftlichkeit durch Mindestdickenanforderung eingeschränkt Disputation – TU Bergakademie Freiberg – 16.01.2015 14.10.2015 Folie 12/12 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Dr.-Ing. Jan Schröder, G quadrat GmbH 25. Karlsruher Deponie- und Altlastenseminar 2015 Abschluss und Rekultivierung von Deponien und Altlasten Planung und Bau neuer Deponien Vielen Dank !!! Referent: Dr.-Ing. Jan Schröder
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