Engineering Geology: Principles and Practice (Edited and Compiled by M. H. de Freitas, 2009)
Contents
1 The Basis of Engineering Geology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
(with John Knill)
1.1 Development of Engineering Geology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Aims of Engineering Geology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Attaining the Aims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4 Materials and Mass Fabric . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.6 Environmental Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.6.1 Climate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.6.2 Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.6.3 Natural Hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.6.4 Dynamic Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.6.5 Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.7 Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.8 Essential Definition-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.9 Training and Professional Development in Engineering Geology . . . . . . . . . . . 16
1.10 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Part I · Investigating the Ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2 Geological Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
(with Michael de Freitas)
2.1 Important Characteristics of Geological Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.1.1 Sediments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.1.2 Intact Rock Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.1.3 Fluids and Gasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2 Description of Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3 Properties and their Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3.1 Types of Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.2 Limitation-s of Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.3 Size and Shape of Sample . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.4 Rate of Loading, Testing Machine and Platens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.5 Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.4 Density and Unit Weight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.5 Porosity and Permeability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.5.1 Porosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.5.2 Permeability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.6 Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.1 Water Content and Drainage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.2 Strength Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.7 Deformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.7.1 Types of Rock Deformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.7.2 Con-solidation of Soils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.8 Abrasiveness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.9 Environmental Reactivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.10 Index Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.10.1 Soils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.10.2 Rocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.11 Range of Values for Material Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.11.1 Soils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.11.2 Rocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.12 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3 Geological Masses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
(with Robert Hack)
3.1 Mass Fabric . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.1.1 Discontinuities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.1.2 Shear Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.1.3 Persistence (Continuity) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.1.4 Orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.1.5 Spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.2 Weathering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.2.1 Influence of Weathering on Rock Mass Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.2.2 Susceptibility to Weathering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.2.3 Standard Weathering Description Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.2.4 Weathering Description and Zonation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.3 Ground Mass Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.3.1 General Mass Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.3.2 Core Logging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.3.3 A Theoretical Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.4 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4 Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
(with Robert Hack)
4.1 Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.1.1 Published Geological Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.1.2 Published Engineering Geological Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2 Geological Map Making . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2.1 Linking the Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.3 Understanding Geological Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.3.1 Interpretation of Geological Maps – Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.4 Mapping at a Small Scale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.4.1 Starting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.4.2 Covering the Ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.4.3 Hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.5 Mapping at a Large Scale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.5.1 Foundation Areas and Excavation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.5.2 Rock Slopes and Major Outcrops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.5.3 Tunnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4.5.4 Mines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.5.5 Natural Cavities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.6 Engineering Geological Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.6.1 The Past . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.6.2 The Present . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.6.3 Symbology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.6.4 Current Developments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.7 Quality of Published Information and Limitation of Liability . . . . . . . . . . . . . 118
4.8 An Aid to Engineering Geological Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.8.1 Factors in the PRI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
4.8.2 Calculating the Problem Recognition Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.9 Rock Mass Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.9.1 Classification Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.9.2 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
4.10 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
5 Recovery of Samples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
(with Ian Higginbottom)
5.1 Purpose and Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
5.1.1 Drilling and Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
5.2 Drilling and Sampling in Rock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
5.2.1 Rotary Core Drilling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
5.2.2 Drills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
5.3 Drilling Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5.3.1 Core Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5.3.2 Core Barrels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.3.3 Flushing Media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.3.4 Core and Core Barrel Sizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
5.3.5 Extraction and Storage of Cores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
5.4 Drilling Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
5.4.1 Core Recovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
5.4.2 Efficiency in Drilling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.4.3 Integral Core Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5.4.4 Oriented Cores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5.5 Drilling and Sampling in Soil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
5.5.1 Percussion (“Shell and Auger”) Boring and Driven Tube Samples . . 147
5.5.2 Continuous Soil Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
5.5.3 Power Augers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
5.5.4 Hand Augers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
5.5.5 Special Samplers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
5.6 Daily Drilling Records . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
5.7 Probe Drilling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
5.7.1 Trial Excavation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
5.8 Boring and Sampling over Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
5.8.1 Pushed and Driven Wire Line Samplers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
5.8.2 Submerged Rotary Rigs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
5.8.3 Vibro-Corers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
5.8.4 Electro-Corers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
5.8.5 Submerged Remote Control Rotary Corers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
5.8.6 Gravity Samplers and Stationary Piston Corers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
5.8.7 Sample Quantity and Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
5.9 Conta-minated Land . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
5.10 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6 Field Tests and Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
(with Ian Higginbottom)
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
6.2 Tests in Boreholes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
6.2.1 Resistance to Penetration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.2.2 Strength and Deformation Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
6.2.3 Permeability Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
6.2.4 Measurements of In Situ Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
6.3 Tests in Large Diameter Boreholes, Shafts and Tunnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
6.3.1 Plate Bearing Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
6.3.2 In Situ Shear Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
6.3.3 Other Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
6.4 Measurements in Boreholes and Excavation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
6.4.1 Standpipes and Piezometers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
6.4.2 Extensometers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
6.4.3 Inclinometers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
6.4.4 Settlement Gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
6.4.5 Pressure Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
6.5 Engineering Geophysics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
6.5.1 Geophysical Surveys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
6.5.2 Choice of Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
6.5.3 Conta-minated Land . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
6.6 Seismic Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
6.6.1 Reflection Seismic Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
6.6.2 Continuous Seismic Profiling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
6.6.3 Seismic Refraction Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
6.6.4 Down-Hole and Cross-Hole Shooting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
6.6.5 Particular Application-s of the Seismic Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
6.7 Electrical Resistivity Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
6.8 Magnetic Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
6.8.1 Electromagnetic Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
6.9 Gravity Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
6.10 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
7 Organisation, Design and Reporting of Site Investigation-s . . . . . . . . . . . . . 209
(with John Knill)
7.1 Stages of Investigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
7.1.1 Project Conception Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
7.1.2 Preliminary Investigation Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
7.1.3 Main Investigation Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
7.1.4 Con-struction Investigation Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
7.1.5 Post-Con-struction Investigation Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
7.2 Design of Site Investigation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
7.2.1 Building the Geotechnical Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
7.2.2 Guidelines for Design of an SI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
7.3 Progressive Evaluation of Site Investigation Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
7.4 Investigation Progress and Engineering Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
7.5 Tender Visits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
7.6 Supervision of Investigating Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
7.7 The Engineering Geological Situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
7.8 Investigation Reports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
7.9 The Form of the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
7.9.1 Other Aspects of Report Preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
7.9.2 Borehole Records . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
7.10 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Part II · Ground Behaviour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
8 Ground Respon-se to Engineering and Natural Processes . . . . . . . . . . . . . . . 229
(with John Knill)
8.1 Engineering Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
8.2 Natural Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
8.3 Recognising Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
8.4 Groundwater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
8.4.1 Common Problems With Groundwater in Engineering . . . . . . . . . . . . . 236
8.4.2 Theory of Groundwater Lowering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
8.4.3 Excluding Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
8.4.4 Inflow into Tunnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
8.4.5 Water Outflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
8.4.6 Links to Rock Mass Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
8.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
8.6 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
9 Withdrawal of Support by Surface Excavation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
(with Michael de Freitas)
9.1 Slope Movements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
9.2 Simple Slope Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
9.3 The Stability of Slopes in Soil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
9.3.1 Dry Slopes in Granular Soils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
9.3.2 Seepage Parallel to Slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
9.3.3 Rotational Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Slopes in Rock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
9.4.1 The Strength of Discontinuities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
9.4.2 Modes of Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
9.4.3 2D Theory versus 3D Reality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
9.5 Engineering Excavation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
9.5.1 Surface Excavation-s in Rock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
9.5.2 Excavation Underwater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
9.6 Investigation-s of Slope Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
9.6.1 Investigation-s for the Design of Excavated Slopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
9.6.2 Investigation-s of Existing Slopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
9.7 Design of Slopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
9.7.1 Benching on Slopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
9.7.2 Drainage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
9.7.3 The Effect of Excavation Technique on Slope Stability . . . . . . . . . . . . . . 275
9.8 Existing Landslides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
9.8.1 Recognition and Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
9.8.2 Rates of Movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
9.8.3 Extent of Landslides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
9.9 Remedial Works for Slope Instability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
9.9.1 Methods of Stabilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
9.9.2 Remedial Works for Rock Falls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
9.10 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
10 Withdrawl of Support by Underground Excavation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
(with Robert Hack)
10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
10.2 Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
10.2.1 In Situ Stress Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
10.2.2 Man Induced Stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
10.2.3 Stress Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
10.3 Stress around an Underground Excavation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
10.3.1 A Circular Opening in a Linear Elastic, Homogeneous
and Isotropic Medium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
10.3.2 A Circular Opening in an Elasto-Plastic or Brittle, Homogeneous
and Isotropic Medium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
10.4 Stress Related Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
10.4.1 Excavation-s in a Discontinuous Medium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
10.4.2 Swelling Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
10.4.3 Dynamic Stresses – Earthquakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
10.4.4 Failure Modes and Need for Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
10.4.5 Stresses around Portals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
10.4.6 Stand-Up Time and Time Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
10.5 Excavation Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
10.5.1 Water and Underground Excavation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
10.5.2 Excavation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
10.6 Machine Methods of Excavation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
10.6.1 Tunnel Boring Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
10.7 Blasting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
10.7.1 Smooth Wall Blasting and Pre-Splitting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
10.7.2 Conventional Large-Hole Blasting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
10.7.3 Advantages and Disadvantages of Blasting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
10.8 Ground Improvement and Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
10.8.1 Ground Improvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
10.8.2 Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
10.8.3 New Austrian Tunnelling Method (NATM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
10.9 Site Investigation for Underground Excavation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
10.9.1 Initial Estimates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
10.9.2 On-going Investigation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
10.9.3 Site Investigation for Surface Effects of Tunnelling . . . . . . . . . . . . . . . 327
10.10 Subsidence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
10.10.1 Subsidence due to a Single Tunnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
10.10.2 Subsidence due to Mining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
10.11 Present Mining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
10.11.1 Mining Sub-Horizontal Deposits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
10.11.2 Mining Sub-Vertical Deposits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
10.12 Past Mining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
10.12.1 Bell Pits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
10.12.2 Room and Pillar Workings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
10.13 Mine Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
10.13.1 Pillar Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
10.13.2 Mine Stability Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
10.13.3 After Effects of Mining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
10.14 Site Investigation-s for Subsidence Areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
10.14.1 Detection of Old Mine Workings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
10.14.2 Investigation Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
10.15 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
11 Static Loading of the Ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
(with Michiel Maurenbrecher)
11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
11.1.1 Types of Foundation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
11.1.2 Distribution of Stress under a Foundation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
11.2 Bearing Capacity in Soils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
11.2.1 Ultimate Bearing Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
11.2.2 Safe Bearing Capacity and Allowable Pressures . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
11.2.3 Bearing Capacities on Boulder Bearing Soils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
11.3 Settlement on Soils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
11.3.1 Immediate (Short-Term) Settlement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
11.3.2 Con-solidation (Long-Term) Settlement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
11.4 Bearing Capacity on Rock Masses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
11.5 Foundation Settlement on Rock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
11.6 Preliminary Estimates by the Engineering Geologist . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
11.6.1 Estimates of Bearing Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
11.6.2 Influence of Geological Factors on Foundation Performance . . . . . . 366
11.7 Foundation-s on Slopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
11.8 Con-struction Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
11.8.1 Foundation Excavation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
11.8.2 Stepped Foundation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
11.8.3 Foundation-s Piled to Rock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
11.9 Field Assessment of Exposed Foundation-s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
11.10 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
12 Dynamic Loading of the Ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
(with Michiel Maurenbrecher)
12.1 Engineering Geology and Earthquakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
12.2 Sources and Characteristics of Earthquakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388
12.2.1 Magnitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
12.2.2 Intensity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
12.2.3 Amplification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
12.3 Liquefaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
12.4 Other Effects of Earthquakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
12.5 Assessing Seismic Risk and Seismic Hazard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
12.6 Ground Engineering Design against Earthquake Hazards . . . . . . . . . . . . . . . . 398
12.7 After the Earthquake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
12.8 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
13 Ground Reaction to Changes of Fluid and Gas Pressures . . . . . . . . . . . . . . . 401
(with Michiel Maurenbrecher)
13.1 Subsidence due to the Pumping Out of Fluid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
13.1.1 The Principle of Effective Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
13.1.2 The Role of the Engineering Geologist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404
13.2 Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
13.2.1 Subsidence in Unconfined Aquifers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406
13.2.2 Subsidence in Confined Aquifers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409
13.3 Subsidence in Rock Aquifers and Reservoirs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
13.3.1 Extraction of Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
13.3.2 Extraction of Oil and Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412
13.3.3 Extraction of Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
13.4 Reduction and Monitoring of Subsidence from Fluid Withdrawal . . . . . . . . 415
13.4.1 Measuring Con-solidation and Compaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416
13.5 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
Epilogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
