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這不是科幻片,大樓在你面前傾倒或沉入地底!分析土壤液化的危險!

名師告訴你
2023/10/25

大樓沉入地底、多棟房屋倒塌

西元2016年高雄美濃地震,是臺灣在921大地震後最嚴重的震災,也是臺灣有史以來單一建築物倒塌之罹難人數最多的災害。除了地震搖晃直接造成的建築物倒塌問題外,地震所引起的「土壤液化」,也在這次的震災當中造成臺南市多棟民宅傾倒,首度引起了民眾及政府對於此項議題的重視。

土壤液化?是指土壤變成水了嗎?

光聽名字可能會以為是固態的土壤變成了液態的水,或是土壤變的極度稀軟的狀況,但實際上卻不是這麼一回事,透過附圖可以發現,在一般的地層中,土壤顆粒與顆粒間相互重疊排列,中間會藏著許多的孔隙,所以如果土層當中有地下水滲入,那麼地下水就會流入這些孔隙當中。

土壤液化示意圖

而建商在蓋房子的時候,一定也都會往下打好地基,讓房屋可以有一個穩定的基盤,後續才能持續往上興建更多的樓層。但是在劇烈的搖晃下(地震或其他人為因素),土壤顆粒與顆粒之間會改變排列的方式,重新堆疊,也就在這個重新排列的過渡過程當中,原先土壤與水之間穩固的狀態被破壞,土壤顆粒被水帶動,讓土壤呈現彷彿液態般的流動狀態,所以才會被稱為「土壤液化」,在這個狀況下,上頭的建築物就容易產生傾倒、沉陷的現象,地底下的管線也可能因此破裂。

土壤液化示意圖

待搖晃結束後,重新排列的土壤孔隙變得比原來更小,無處容身的水只能被迫向上擠壓排出,這也就是為什麼在土壤液化現象發生時常出現地表噴水、噴砂、噴泥等現象。

土壤液化三要素!! 要注意

統整上述土壤液化的成因,可以從中看出必須要同時具有以下三大要素,才有機會造成土壤液化:
(1)鬆散的細砂土壤層
(2)地下水位較高
(3)強烈的地震。

因此以西元2016年高雄美濃地震為例,雖然震央在高雄美濃,但美濃的房屋卻沒有像台南那樣造成這麼嚴重的房屋倒塌現象,就可以再次呈現出土壤液化的恐怖威脅。以臺北來說,因為臺北盆地在形成的過程中累積了許多鬆軟的沉積層,再加上附近有許多河流通過(像是基隆河、淡水河、大漢溪、新店溪等),地下水位高,所以只要搭配一個劇烈的搖晃,就有極高的機率發生土壤液化喔。

住在土壤業化高危險區應該怎麼辦呢?

不一定,還是有一些預防方法,像是:

  • 建築物設計:在建造結構物時,尤其是在地震易發區域,應該依據地震工程標準和建築規範進行設計。使用增強結構和其他抵抗液化的措施,如基礎鞏固和地下水位監測系統。
    (例如將地基的土壤挖除,改成透過灌漿水泥將地底的地基變得更為強化)
  • 土壤改良:對於容易液化的土壤,可以考慮進行土壤改良措施。這包括加固土壤,增加土壤的密實度和排水性能,例如使用土壤振動加密、增加擋土牆等技術。
  • 教育宣傳:提高對土壤液化的認識是非常重要的。學校和社區可以舉辦相關的講座、工作坊或活動,向大家介紹土壤液化的基本知識和預防方法。透過教育宣傳,我們可以增強公眾對土壤液化的警覺性,並鼓勵大家主動參與預防措施。並且還能夠透過經濟部中央地質調查所的土壤液化潛勢查詢系統,查查看自己的家裡是否具有土壤液化的危險性喔。

土壤液化是一個需要我們關注和正視的議題。瞭解土壤液化的基本定義和成因,以及採取預防措施的重要性,將有助於保護我們的土地和建築物,減少地震帶來的危害。讓我們共同努力,守護我們的環境,創造更安全的未來!

首圖圖片來源:Image by Freepik

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