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土壤液化專題報導:導言

105/11/30 瀏覽次數 2634
繼集集地震之後,美濃地震再一次引起了臺灣媒體與民眾對於土壤液化(soil liquefaction)之重視。到底液化是甚麼?哪裡是可能液化地區?住在可能液化區的民眾是不是真的很危險?是否存在有效防治策略?政府該不該公布液化潛勢區?以上種種,都是民眾非常關心的議題。
 
土壤液化與衍生地表現象

土壤液化與土壤液化後造成的現象必須分開敘述,比較不容易造成誤解。土壤液化發生位置通常在地表之下,而液化伴生的現象通常比較容易在地表面被觀察到。簡單地說,土壤液化是指土壤受地震作用由固態暫時轉化為液態的過程,通常發生在飽和、疏鬆的砂層中。液化所造成的現象包括噴砂、噴泥水、地陷、地裂等等,甚至也包括邊坡或堤岸的破壞(若以水平移動為主又可稱為側潰)。隨著行動裝置普及化,土壤液化後的現象愈來愈容易因拍攝而保留下來,youtube一支影片即清楚顯示了東日本大地震時土壤液化區噴泥水之現)。至於液化所伴隨的災害則包括房屋傾斜、倒塌、維生系統下陷或上浮,經典照片之一為1964年日本Niigata地震後一處公寓傾斜與倒塌,液化所伴隨的國內、外災害照片可透過國震中心網頁看到。若要了解液化伴生現象以及所造成的災害,透過簡單的物理模型非常有用。
 
液化研究發展與工程防治之實踐

 事實上,土壤液化並不是一個新議題。1964年日本Niigata地震後,全球學界與工程界即開始投注大量研究工作探討液化之發生條件、危害以及工程處理措施。1982年Seed and Idriss (1982)出版了一本書 “Ground motions and soil liquefaction during earthquakes”,內容包括地震時地表運動、土壤液化原因與影響因素、液化潛能評估基本概念、根據室內土壤動態試驗評估液化潛能之方法、過往液化案例蒐集以及如何根據過往經驗與現地試驗結果進行液化潛能評估。也就是說,理論與實務三十年前幾乎已奠基完成。後續有大量為了防治液化的工程處理方案陸續發展並實踐,民眾實在不需要聞液化而色變。我國建築技術規則規定,建築物基礎土壤可能發生液化時應檢討基礎穩定性與安全性,並採取防護措施。若建築師嚴謹的遵照法令與技術規範辦理建築物調查與設計,建築物理當不會因土壤液化而受損。不過,液化的調查、分析、評估以及工程處理卻是高度專業化工作,工程或建築物設計者卻也不能掉以輕心,敷衍了事,應真正找到專業工程師負責相關工作,絕對不可從成本考量而犧牲專業,並危及民眾生命財產安全。
 
保留於地層中的液化證據與古地震研究

換一個角度,過去的液化現象其實普遍的被保留下來。沉積岩層於未岩化前若受地震影響,可能會產生幻麗的沉積構造,讓我們有機會近距離觀察。對於現生液化,我們多僅能看到地表現象,透過與沉積方向垂直的觀察面觀察沉積岩,可以讓我們對液化現象有更深入的認識。近年來,隨著我們對地震特性(與規模與地表加速度)跟液化發生關係定量化的了解,地層中留下來的液化證據也被用來反推古地震的發生時間與規模。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播:小王子眼中21世紀的地球」執行團隊撰稿)
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