Advertisement

Some geologic factors determining land subsidence

  • Prokopovich N. P. 
Section 13 Engineering Geology

Summary

Exogenic subsidence caused by overdraft of ground water is a rapidly spreading, worldwide geologic hazard. It is a surficial expression of the reduction of porosity at depth, due to an increase of actual (unconfined aquifers), or effective (confined aquifers) loading of overburden. Some geologic parameters controlling such subsidence are discussed below.

Theoretically, at a certain load the original porosity of sediments will be reduced to its minimum and no further compaction will take place under “non-metamorphic” conditions. The depth at which the weight of overburden creates such a loading is designated here as the “stable depth.” Compaction should be expected only in the “unstable field” above this depth and potential amounts of compaction should decrease toward the stable depth. Hence, subsidence is more probable in depositional areas in topographic basins, than in uplifts where erosion removes the uppermost, most compressible portions of the “unstable field.”

In confined aquifer systems the position of the stable point may not correspond to the loading of overburden if the piezometric pressure were increased by downfolding occurring contemporaneously with deposition. In such a case, the newly developed piezometric pressure partially compensates for the loading of new overburden. For example, on the western side of the structure trough of the San Joaquin Valley, California, U.S.A., the main confining aquifer, Corcoran Clay, was secondarily folded during deposition of the overburden valley fill. Along the present San Luis Canal, a more or less uniform historic piezometric decline of 167 m has resulted in 0.75 to over 7 m of subsidence. Maximum subsidence has occurred in areas underlain by small, buried synclines in the Corcoran Clay, and minimum subsidence has occurred over anticlines.

For project planning and design purposes, the concept indicates that subsidence could be anticipated in basins showing evidence of late Cenozoic folding.

Keywords

Compaction Land Subsidence Unconfined Aquifer Maximum Subsidence Specific Retention 

Quelques Facteurs Géologiques Générateurs De Subsidence

Résumé

La subsidence exogène, due au puisage excessif de l’eau souterraine, est un accident géologique de plus en plus répandu dans le monde entier. Elle traduit en surface une réduction de la porosité en profondeur, due à un accroissement de la charge que constituent les terrains sus-jacents, charge réelle (nappe à écoulement libre) ou charge efficace (nappe captive). On discute ci-dessous quelques paramètres géologiques qui agissent sur ce genre de subsidence.

Théoriquement, pour une certaine charge, la porosité originelle des sédiments se trouvera réduite à son minimum et aucune compaction supplémentaire ne pourra se produire dans les conditions non-métamorphiques. La profondeur à laquelle le poids des couches supérieures crée une telle charge est désignée ici sous le nom de «profondeur stable». On ne peut s’attendre à observer une compaction que dans le «domaine instable» situé au-dessus de cette profondeur et l’importance de la compaction possible devrait décroître à l’approche de la «profondeur stable». Aussi, la subsidence est plus probable dans les aires de dépôt des bassins topographiques que dans les parties élevées du relief où l’érosion enlève les niveaux supérieurs, les plus compressibles du «domaine instable».

Dans les systèmes aquifères captifs, la position du point stable peut ne pas correspondre à la charge des terrains sus-jacents dans le cas où la pression piézométrique est accrue par un plissement vers le bas survenu au moment du dépôt. Dans un tel cas, la pression piézométrique nouvellement créée compense en partie la charge due à de nouvelles couches de terrain. Par exemple, sur le côté ouest du sillon de la San Joaquin Valley, en Californie, la principale nappe aquifère captive, Corcoran Clay, fut plissée secondairement lors du dépot des sédiments qui remplissent la vallée. Le long de l’actuel Canal San Luis, une diminution de la pression piézométrique plus ou moins uniforme au cours des temps historiques, 167 m au total, a eu pour effet une subsidence de 0,75 m à plus de 7 m. La subsidence maximale a été observée dans les régions dont le sous-sol est constitué par de petits synclinaux de Corcoran Clay, enfouis; et la subsidence minimale au-dessus des anticlinaux.

Lorsqu’on a en vue un projet d’ouvrage, on peut admettre, en règle générale, que la subsidence devrait être prévue dans les bassins présentant des signes de plissement à la fin du Cœnozoïque.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. BAILEY E.H. Editor (1966) : Geology of Northern California, Bulletin 190, California Division of Mines and Geology.Google Scholar
  2. BEZUIDENHOUT C.A. — ENSLIN J.F. (1969) : Surface subsidence in the dolomitic areas of the Far West Rand, Transvaal, Republic of South Africa. pp. 482–495. See UNESCO 1969A.Google Scholar
  3. BOLT B.A. — HORN W.L. — MacDONALD G.A. — SCOTT R.F. (1975): Geological hazards. Springer-Verlag, New York, Heidelberg, Berlin. p. 328.CrossRefGoogle Scholar
  4. CARPENTER David W. (1965) : Pleistocene deformation in the vicinity of the Mile 18 pumping plant, INQUA, VIIth Congress. Guidebook for Field Conference I — Northern Great Basin and California. pp. 142–145.Google Scholar
  5. DAVIS Stanley N. — DeWIEST Roger J.M. (1967): Hydrogeology, p. 463. John Wiley & Sons, New York, London, Sydney.Google Scholar
  6. POLAND J.F. - DAVIS G.H. (1969) : Land subsidence due to withdrawal of fluids, pp. 187–269.In Reviews in Engineering Geology II, Geological Society of America, Boulder, Colorado.CrossRefGoogle Scholar
  7. PROKOPOVICH N. (1969) : Land subsidence along Delta-Mendota Canal, California. Rock Mechanics, pp. 134–144.Google Scholar
  8. PROKOPOVICH Nikola P. (1971) : Predictions of ultimate residual subsidence along San Luis Canal, California. Fourth Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Proceedings, Vol. 1. pp. 67–73. Bangkok, Thailand.Google Scholar
  9. PROKOPOVICH Nikola P. (1972) : Land subsidence and population growth. 24th International Geological Congress, Canada, 1972, Section 13, Engineering Geology, Montreal, pp. 44–54.Google Scholar
  10. PROKOPOVICH Nikola P. (1975): Past and future subsidence along San Luis Drain, San Joaquin Valley, California. Bulletin of the Association of Engineering Geologists, Vol. XII, No. 1, Winter 1975, pp. 1–22.Google Scholar
  11. UNESCO (1969A) : Land subsidence. Publication No. 88 AIHS. (Proc. Int. Symp. on Land Subsidence, Tokyo, Japan), 1, p. 324.Google Scholar
  12. UNESCO (1969B) Land Subsidence. Publication No. 88 AIHS. (Proc. Int. Symp. on Land Subsidence, Tokyo, Japan), 2, pp. 325–361.Google Scholar

Copyright information

© International Association of Engineering Geology 1976

Authors and Affiliations

  • Prokopovich N. P. 
    • 1
  1. 1.U.S. Bureau of Reclamation Mid-Pacific RegionSacramentoU.S.A.

Personalised recommendations