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北漂之客

铁杆木虫 (知名作家)

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[交流] 什麼是「土壤液化」？它真的很可怕嗎？——真正可怕的是你我都忽略的事已有1人参与

什麼是「土壤液化」？它真的很可怕嗎？——真正可怕的是你我都忽略的事
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土壤液化不是指土為水，而是你我腳下土地平衡的破壞

在美?獾卣疳幔喜糠值貐^出現大量「土壤液化」災情。這四個字個別都看得懂但合在一起卻又有點陌生；也或許這個災害在過往的天然災害中?K不算常見，即使能輕易的就能?� google或一些研究機構的說明文件查到相關資�?的介紹（譬如國震中心的網頁：安全耐震的家），仍有些民眾或是民意代表對此一知半解。

?挠忻褚獯碚`會成液化災區的土壤特別軟、一戳就凹之�?的誤解，就可知道不懂的人或許真的還很多。雖然這樣的舉動會讓多數地質人的理智線斷裂，但我們還是要把事情說清楚講明白，看清楚問題的所在，才是探討土壤液化更重要的事吧？

液化一點也不簡單。感謝pansci作者廖英凱賜圖。
液化一點也不簡單。感謝pansci作者廖英凱賜圖。

什麼是土壤液化？讓我們?念^開始說明

字面上的意思雖然很直觀，但�?際上土壤液化?K不是土變軟或是土變水的土盾或水盾忍術。在過程中土量、水量都沒有變化，本身微觀的性質也沒有什麼變化，變化的是排列方式和受力程度。土壤的排列其�?十分鬆散，無論巨觀上看起?碛卸嘣鷮?，都有可能裡面藏著很多「孔隙」，講到孔隙就必需借用一下國震中心的圖片了：

孔隙率的計算方式示意，圖中灰色的地方是土壤，藍色的地方就是孔隙。圖?碓矗喊踩驼鸬募摇�
孔隙率的計算方式示意，圖中灰色的地方是土壤，藍色的地方就是孔隙。圖?碓矗喊踩驼鸬募摇�

大多數的情況下，土壤不會堆的很好，那些孔隙也是不規則的樣貌，但基本上砂土的顆粒和顆粒之間是有互相接觸的。有接觸就有力和反作用力的作用（工程術語叫有效應力，但為簡化說法請容許我改變一下形容方式）。一般?碚f這些力達到平衡時，大家會乖乖排好不會?y動，也不會有沉陷的問題發生。

但水開始進?磲幔ǘ喟胧堑叵滤质遣煌那闆r了（跟?耗Ч麑?能力者一樣泡在裡面會變弱），因為水會多了一個�?似浮力效果的作用（孔隙水壓），感覺就像較上層的顆粒被抬起?砹耍瑢ο路筋w粒的作用力減少，反作用力自然也較少，?姸葧陆怠�

但是平常我們看到的情況，即使有地下水，底下還是維持著平衡的狀態，當然在建築時也常需要把水排掉，讓地質較穩固也是有的現象。但地震?頃r（尤其是大地震），震波的搖晃會破壞平衡，然後孔隙水壓本?砭痛蟮牡胤剑瑫幸韵聝煞N作用：

重新堆疊，排出水分，大概的情況就像下面這?垐D一樣：

地震後重新排列後的土壤，排出了多餘水分。圖?碓矗喊踩驼鸬募摇�
地震後重新排列後的土壤，排出了多餘水分。圖?碓矗喊踩驼鸬募摇�

不過這個過程中，還有一個過渡狀態，就是土顆粒們反應不及，還浮在水中的時候，此時此地的土壤就會變成像液態般的行為，上方如果有些地方重、有些地方輕，就會有不同的沉陷方式，所以有建物的地方會垮下去也是正常的，而地震波帶?淼膿u晃加上建物房屋本?砭筒痪|的關係，也會讓建物出現傾斜或地坪破壞的現象。

就像下圖的狀態（想像成地震時的瞬間快照）

筆者自繪說明土壤正在發生液化過程的圖。
筆者自繪說明土壤正在發生液化過程的圖。

啊多出?硭郑客聸]地方去（液體的不可壓縮性），當然就是往上跑，水往上跑的時候往往就會帶著泥沙噴出?恚赃@次震後常見到噴砂、甚至是泥火山的現象。

以下的影片可以快速看到這兩種現象，沉陷+噴砂（深色那個推測應該是染色標記的色砂而已）

�?驗設計者：臺大土木系翁作新教授

土壤液化若在有坡度的地方或是河岸邊，就會出現「側?ⅰ沟默F象，簡言之就是有點像小規模山崩的樣子，像台南高爾夫球場的崩塌的樣貌，就有點像是�?似側?⒌默F象（但因筆者未�?際走訪，�?際原因仍保留，但新聞照片看起?淼拇_較像表面崩塌而非斷層，加上球場多以填土方式製造坡度，若底下含水量高時，遇到地震確容易發生側?ⅲ�

快速總結一下，地震引發土壤液化的條件就是：
1.粒?浇M成在某個範圍內的土
2.地下水面以下的土
3.夠大的地震製造擾動

土壤液化好像很可怕！怎麼辦啊？

?倪^往的災例?砜矗寥酪夯箻欠績A斜損壞的災情多半是財損大於人損，對人命的安全較無立即性的危害，直接倒塌多半還是本身建物抗震能力不足所致。甚至土壤含水較高時，晃動程度還會比鬆軟但含水少的土壤小一點，大概是液體的抗剪能力?姡袅Σǖ哪芰侩y以穿透，簡言之就是還有部分吸收地震能量的效果，所以土壤液化其�??K不是那麼可怕的東西。

當然，它還是很討厭，因為發生後還是得處理，傾斜的房屋需要補?姷鼗⒌鼗袚p毀的房屋也要花一筆錢、噴砂的現象還是得清理乾淨，還是天外飛?硪还P橫禍。而且即使能修，屋主內心的陰影創傷也難以抺滅…像是下面的災情：

台南新市三民街受0206地震土壤液化影響的房子，主要結構未損壞，但地坪隆起、磚�?破裂。鍾令和博士提供。
台南新市三民街受0206地震土壤液化影響的房子，主要結構未損壞，但地坪隆起、磚�?破裂。鍾令和博士提供。

新化當地居民提供的噴砂照片。by「鄉民地震災害學」相簿
新化當地居民提供的噴砂照片。by「鄉民地震災害學」相簿

那麼預防的方式呢？一般?碚f如果是「高土壤液化?搫輩^」（等一下再介紹這是什麼)的地質環境，會有一些建議的施工方式，像是基盤改良、打較深的椿穿過液化?搫輩^，或者直接把土壤夯�?（就是叫浩克?聿纫徊劝芽紫蹲冃。┮稽c（下面幾?垏鹬行睦L的圖也借用一下說明）。

不過這邊要特別提一點很重要的事，不是這樣做了就一定不會液化或者是房子鐵定不會受影響，只是相對起?碛蓄A防至少可以避免相關災情發生，也讓房子較為穩固，減少因地震引發的土壤液化而被破壞。

打基椿的土壤液化防治工法，即使打不到岩盤深度，夠深的話還是有一定的防治效果。圖?碓矗喊踩驼鸬募摇８喙しㄕ堃�http://www.ncree.org/SafeHome/ncr02/ncr3.htm
打基椿的土壤液化防治工法，即使打不到岩盤深度，夠深的話還是有一定的防治效果。圖?碓矗喊踩驼鸬募摇８喙しㄕ堃娺@裡。

地盤改良的灌?{工法，簡單?碚f就是把液化?搫輩^的地方變成不可能會液化的水泥，?K且連接到房子的地基。圖?碓矗喊踩驼鸬募摇�
地盤改良的灌?{工法，簡單?碚f就是把液化?搫輩^的地方變成不可能會液化的水泥，?K且連接到房子的地基。圖?碓矗喊踩驼鸬募摇�

另外，修?头绞揭彩歉鶕?似的原理?�?驮绻课莸闹饕Y構未受破壞，也是可以繼續修?偷模绻茐牡奶珖乐兀仓坏每车糁鼐殻斎贿@些還是得請專業的?砼袛唷�

用頂升和灌?{的方式修?鸵夯瘍A斜的房子。圖?碓矗喊踩驼鸬募摇�
用頂升和灌?{的方式修?鸵夯瘍A斜的房子。圖?碓矗喊踩驼鸬募摇�

土壤液化?搫輩^公布後，房價會受影響？

那麼最近一直在說要公布的「土壤液化?搫輬D」，為什麼不早公布？難道政府是圖利財團，不想要讓房價跌？在我看?磉@是個假議題（至於為什麼等等會提），應該先回歸到「液化?搫莸囊饬x是什麼？」?砜矗辽傥覀兊孟攘私膺@個圖怎麼做出?淼模忠觞N解讀才正確？因為不當的解讀反而不易達到原先預想防災效果，只會徒增恐慌和讓不肖建商有更多增加建築成本的說法。

那我們先?砜纯春沃^「土壤液化?搫輩^」。工程上有一些計算的方式，在此為免事情複雜化以致篇幅過長，先?脑砻嬲勂稹�?那懊嫣岬酵寥酪夯脑砜梢园l現不外乎就是三個主要因子：
土：各種性質和粒?�
水：地下水
地震：外在擾動

接著我們再?聿痖_看，地下水高度、土壤大致上可以?蔫?井資料得知，只是會有一個問題就是：取樣偏差。一般?碚f不會隨便就�?工程地質�?井，多半是重大建設或是一些研究需求時才會進行�?井，這樣沒井的地方怎麼辦？�?際上也只能用內插法了，雖然一般工程界不會用很笨的線性內插（這樣會變超不準），而會另外有一些學理上的法則，但�?際上沒data的地方就是沒data，我認為還是存在一定誤差。

一般?碚f，沙質土壤越粗，孔隙越大，水比較容易逃離，而較細的土壤就不好排水，地震?頃r裡面的孔隙水壓就會比較大，液化的程度會較嚴重，但如果細到黏土程度、透水能力很差的時候，因為含水量小也反而不易液化了，所以�?井的內容大致上是作粒?健�?姸戎?的分析方式。

至於地震，還沒發生地震怎麼會知道地震有多大呢？這也只能仰賴地震方面的研究，?氖澜绺鞯剡^去幾次的大地震引發土壤液化的經驗?砜矗ㄗ钤绫容^開始重視是1964阿拉斯加地震和同年的日本新?暤卣穑甑拇蟾啪蛯�921地震和日本311地震），用在探討是否是?搫輩^的時候，就會給定一個合理的地震規模和地表加速度值，代入評估的經驗公式?碛嬎悖壳肮P者看過有使用規模7的、也有用規模7.5?碓u估的研究，主要應該是依房屋設計耐震規範，小弟的背景偏向地質，故這部分有待指正）。

接著把各個�?井求出的土壤特性、地下水面高度、地震參數利用經驗公式與統計的方式?碓u估，就有一個叫「液化?撃苤笖礟L」的參數，之後就把觀測點的資料圖像化，加上一些內插法補點，我想大概就是未?硪嫉膱D了，而目前會公布的是20公尺以內的資料。

只是公布出?恚�?搫莞叩牡胤椒績r會跌嗎？我認為這個問題問太快了，應該先考慮另一件事：住在液化?搫莞叩貐^的人，該怎麼辦？政府該做什麼？民眾自己能做什麼？在看了近期的新聞，幾乎沒有報導提及液化?搫輩^的意義，甚至連最重要的一件事也沒有說到：

液化?搫輩^的分布圖只能告訴你哪邊「較有可能發生液化」，不代表「真�?災情分布」。

液化?搫輩^的分布圖只能告訴你哪邊「較有可能發生液化」，不代表「真�?災情分布」。

液化?搫輩^的分布圖只能告訴你哪邊「較有可能發生液化」，不代表「真�?災情分布」。

為什麼？看看這次台南的災區和高液化?搫莘植及桑�

?碓矗簢覟暮Ψ谰瓤萍贾行�
?碓矗簢覟暮Ψ谰瓤萍贾行�

目前安南區?K無顯著災情（不知會不會更新），但�?際上一堆噴砂和液化導致地表變形的地區散布在各地，反而高?搫輩^少有災情。這絕不是因為研究人員?y做?y畫，而是台灣?u的侵蝕沉積速率極快，沖積層厚度厚且年輕（年輕等於鬆軟，平原和各處盆地都是這樣），雖然國際上大地工程對液化範圍調查的規範約是 20至 25公尺深，理由是?慕涷炆虾偕钜稽c的深度較不常發生液化的現象，這是有明定規範的規定。

雖然?呐_灣的地質角度看總會覺得有點不安，不過畢竟也是由一段時間的研究累積出?淼囊幑牐蚁脒€是相信大地工程專業，但我覺得大眾要留給這些研究一點空間，這些規範在早年都還沒訂（沒研究），未?砣杂锌赡軙凶儎印�

再者�?井處不夠密、�?井的資料老舊（土和水都會因天然或人為活動有變動），加上前述的取樣偏差與內插法的誤差等等，我們拿到的液化?搫輬D仍會有一定的誤差，因此在行政上若要做出配套政策?硪驊蜁a生許多難處，譬如要如何定罰則處罰沒有依法施工預防液化的建商，或是如果圖上沒標出卻發生液化的地區是否需要國賠等等，就是我較擔心的層面。在我看?恚y以公布的因素不單是政治問題，而是這東西的使用上本?砭鸵鲑噷I解析，這?K不容易。日前看了中央大學黃俊鴻教授的臉書PO文，也有提到上述的問題。

source：wikimedia
source：wikimedia

但其�?我也�?同透明公開資�?，最理想化是未?碓倩〞r間更新補足現有不足的部分，讓公布的圖有一定的精度，或是增加宣導與說明，讓民眾真正理解土壤液化，?K?倪@些防災資�?建立防災意識，才會真正發揮效果。否則徒以房價為理由，焦點又會?姆罏霓D到其它議題，到最後又被說「沒有防災頭腦」，誰願意呢？

在此忍不住提一下，其�?液化區域早有人做（譬如這個參考連結），但能怎麼用也是一直沒有人提，這樣的資�?也是無用武之地的。

最後，在液化戳土事件新聞中，似乎又有一項被忽略的事……

《災害防救法》的修法連署

仔細看過災害防救法，就會發現，裡面沒有土壤液化這項災害，而它也算是地震伴隨的災害，理應也要?闳�?硖幚怼５托侣劦玫降馁Y�?，有民代提出受液化影響的災民無法得到補助（我�?在查不到真假）。不過，災害防救法和一般的法令最大不同的地方，就是它是一個因應天災人災而生的法令，而經常會有大規模的災害發生後，我們才會?頇z視法令不足之處。

以日本的災害對策基本法?碚f，裡面涵蓋了非常大的範圍，也有許多「防災」的作為，而我們的《災害防救法》，即使已修改多次，仍有許多不足之處，目前看?硪彩恰妇葹摹沟膶用鏋橹鳎^少防災作為，也希望能藉由這個契機，讓防災能更落�?。

參考資料與延伸閱讀：
Holzer, Thomas L., Selcuk Toprak, and Michael J. Bennett. “Liquefaction potential index and seismic hazard mapping in the San Francisco Bay area, California." 7th National Conference on Earthquake Engineering, Boston. Vol. 2. 2002.
謝昇航，臺灣地區液化?撃苎u圖。國立中央大學碩士論文，2011。
�?正興、�?家?h，地震引致的土壤側?⑴c液化現象。科技發展，2014。
國家地震工程研究中心：安全耐震的家
國家災害防救科技中心：0206美?獾卣鸾y整與研判
科技部高瞻計畫網頁：土壤液化成因
關鍵評論網：地震後台南市區多處土壤液化 ?埳普阂粋€月內公布全國土壤液化?搫輩^
關鍵評論網：立委提案修《災害防救法》，快速查詢你家是否「地質敏感區」？
聯合新聞：土壤液化　不代表房子不能住
大地技師怎麼說
ptt上自稱美國大地工程師魯宅說法

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