Risk-based probabilistic analysis of the global stability of an urban Class II Landfill

ABSTRACT: A risk-based probabilistic approached analysis was utilised to assess the stability of an urban Class II Landfill with elevated leachate levels situated upon interbedded weak sandstones, bentonitic and carbonaceous clay shales, mudstone, siltstones, and coal seams. Analyses were completed on the identified critical section of the current condition, as well as the identified critical section with the placement of a 1.5 m clay cap as part of the final closure plan of the Landfill. A Monte Carlo simulation was completed on each section consisting of 25,000 trials and three variables. In order to ascertain the parameters to be selected for the Monte Carlo simulation, a sensitivity analysis was completed varying the friction angle (ph), unit weight (g), and effective cohesion (c') of the Municipal Solid Waste (MSW), as well as the horizontal friction angle (phH) of the clay shale bedrock. These analyses were completed to assess the three most sensitive parameters to be used in the probabilistic analysis and utilized the distribution determined for each parameter by lab testing and literature review. The results of the probabilistic analyses were analysed applying a risk-based approach assessing the probability of failure compared to the consequence of failure. This risk-based probabilistic approach demonstrates sufficient stability and an acceptable level of risk in the current condition as well as placement of a 1.5 m clay cap allowing for on schedule final closure of the Class II Landfill. This paper discusses the procedure of determining the distribution of each parameter utilised in the Monte Carlo simulation as well as the risk-based criterion used to identify the acceptable probability of failure.

RÉSUMÉ: Une méthode d’analyse basée sur la probabilité du risque à était appliqué pour évaluer la stabilité d'une décharge urbaine de classe II avec des niveaux de lixiviat élevés situés sur des grès faibles intercalés, des schistes argileux bentonitiques et carbonés, des mudstone, des siltstones et des couches de charbon. Des analyses ont été effectuées sur la section critique identifiée de l'état actuel, ainsi que sur la section critique identifiée avec la mise en place d'une couverture d'argile de 1,5 m dans le cadre du plan de fermeture final de la décharge. Une simulation de Monte Carlo a été réalisée sur chaque section comprenant 25 000 essais et trois variables. Afin de déterminer les paramètres à sélectionner pour la simulation de Monte Carlo, une analyse paramétrique a été réalisée en faisant varier l'angle de frottement (φ), le poids volumique (γ) et la cohésion effective (c ') des déchets solides municipaux (Municipal Solid Waste – MSW), ainsi que l'angle de frottement horizontal (φH) du roc argilo-schiste. Ces analyses ont été effectuées pour évaluer les trois paramètres les plus sensibles à utiliser dans l'analyse probabiliste. Elles ont utilisé la distribution prescrite pour chacun des paramètres par des essais au laboratoire et une revue de la littérature. Les résultats des analyses probabilistes ont été examinées en appliquant une approche probabilité du risque évaluant la probabilité de rupture par rapport à la conséquence de la rupture. Cette méthode basée sur la probabilité du risque a identifié une stabilité satisfaisante et un niveau de risque acceptable dans l'état actuel, ainsi que la mise en place d'une couche d'argile de 1,5 m permettant la fermeture finale de la décharge de classe II dans les délais prescrits. Cet article traite de la procédure de détermination de la distribution de chaque paramètre utilisé dans la simulation de Monte Carlo ainsi que du critère basé sur la probabilité du risque utilisé pour identifier la probabilité acceptable de rupture.