場址效應研究

在文檔中 宜蘭地區最大地動加速度之估算 (頁 30-37)

第一章 緒論

1.2 文獻回顧

1.2.5 場址效應研究

以最大地動加速度值來看,測站的場址特性對 於地震紀錄之影響是衰減模式分析過程中誤差的 主要來源之一。一般來說,位於沖積層的測站所記 錄到的振幅值會比位於岩盤的測站所記錄到的振 幅值高(詹,2008)

在測站場址特性的研究上,Phillips and Aki (1986) 使用美國加州中部的 90 個地震跟 150 測站所收到 的地震資料,發現場址放大效應與測站的場址特性 有很大的關聯性。郭(1992,1993。1994)利用建築 耐震設計規範,根據測站鄰近區域施工鑽井資料及 標準貫入實驗(STP)之 N 值加以推估,對自由場強 震站(TSMIP)加以分類。Lee et al.(2001)以 UBC97 為 地盤分類基礎,對台灣 708 個自由場強震站,根據 地質圖、地形資料利用 GIS 技術經過強震資料的驗 證及修正,辨識強震站的分類。上述的分類方式並 非強震站位置的實際地質情況,而是依據附近區域 的 鑽 井 或 是 地 質 圖 所 提 供 的 訊 息 來 判 斷 土 壤 分 類。

頻譜比法是傳統研究測站場址放大效應最常使 用的方法,早期使用雙站頻譜比法(Borcheret,1970)。

但是使用雙站法出了目標測站外,還需要找一個位 於鄰近的岩盤測站作其參考測站,且兩個測站之距

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離還必須遠小於所選用之地震的震央距。如此雖然 可以同時去除來自震源與路徑的效應,但是在面積 廣大的盆地及沖積平原上並不易尋得適當的測站 當作參考測站,再加上能啟動沖積層測站的地震不 一定能啟動岩盤測站等限制,使得雙站法無法發揮 真正消除路徑效應的功用。

單站頻譜比法是 Nakamura(1989)利用微地動 資料估算場址效應所得的經驗式,由於單站頻譜比 法不需要參考站,在應用上方便許多,所以 Lachet and Bard(1994)將單站頻譜比法正式應用於強震資 料後,單站頻譜比法便常常被大家拿來作為估計場 址效應之一的簡易方法。

根據單站法,場址效應可近似為 𝑆

𝑀

=

𝑆

𝐻𝑠

𝑆

𝑉𝑠 (Nakamura,1989)

(S

Hs

為測站的水平傅氏頻譜,S

Vs

為測站垂直傅 氏頻譜)

許(2009)利用譜比法解算出台北盆地共振頻 率 0.5~2.0Hz 之間,台北盆地外的地區則有比較高 的共振頻率。

Nakamura(1996)提出利用單站頻譜比法之主 頻及放大倍率,可估算地表及建築物地震災害

𝐾

𝑔

=𝐴

𝑔 2

𝐹

𝑔

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(A

g

主頻的放大倍率,F

g

所挑選的主頻)

判 斷 Kg 值 大 小 即 可 評 估 場 址 抗 震 程 度 , Nakamura(1996)推論當 Kg 值小於 20 時,則評 定為較無危險地區;大於 20 時,評定為危險區域;

大於 80 時,評定為嚴重危險區域(Nakamura,1996)。

林(2006)即利用此方法頻估台北地區的 Kg 值分布圖 (圖 1.12)

圖 1.13 台北盆地 Kg 值分佈圖 (黑線部分為河流位置)(林 2006)

圖 1.14 大台北土壤液化潛勢圖(台北市政府土壤液化查詢

系統)

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但是使用頻譜比法是使用傅氏頻譜,所比較的 能量為全地震紀錄之總能量,無法反應出頻率及能 量隨時間的變化;此外因傅式頻譜的能量為標準化 的結果,較無法真正表示出能量放大的比值。

劉(2009)首次利用複數解載解析強震站收到的 地震紀錄,並找出 PGA 當時的頻譜圖,分析竹子湖 強震站與鄰近的鞍部及桃源國小強震站的地震紀 錄,發現竹子湖國小除有獨特的震幅放大現象外,

主要能量頻率亦集中在 7~9Hz,與鄰近兩側站集中 於 0~3Hz 明顯不同。李等(2018)配合共鳴管模型

𝑓 = 𝑣(2𝑛 − 1)

4𝑙 ,n ϵ N

(𝑓代表頻率,𝑣為 S 波速,𝑙為不連續面深度)

近一步推估影響主子湖強震站異常放大的原因推 估造成竹子湖 PGA 異常放大的厚度約為 12.5 ± 1.8 m,對照竹子湖測站的地層層狀圖,發現竹子湖測 站下方的確有約 12 m 的鬆軟層,因此推論此鬆軟 層即為造成竹子湖 PGA 異常放大的主因。

王(2018)亦利用相同方法研究台北都會區最大 地動加速度主要頻率特性,發現大台北地區 PGA 時 主要能量頻率介於 0.5~5Hz,異常測站分別為:龜 山國小(TAP036)平均為 9.9Hz、瑞柑國小(TAP045)平 均為 10.5Hz、瑞亭國小(TAP046)平均為 9.1Hz、福隆 國小(TAP080)平均數 10.4Hz、澳底國小(TAP082)平均

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陳(2008)利用 1994 到 2005 年地震資料,針對 影響四大都會區(臺北盆地、台中市、台南市及高雄 市)的地震,有以下發現:

(1)影響臺北盆地的地震除了 921 集集地震序列 外,其餘震央皆在台北盆地東南方向,表示臺北盆 地的震波聚焦效應在東南-西北方向較易發生。而且 臺北盆地的聚焦效應只集中在盆地東半部。

(2)台中地區地區有相當穩定性,除 921 集集地 震序列外,並無其他對台中地區造成較大影響的地 震。

(3)台南縣市是受到地震影響最大的地區,發生 震度四級以上地震次數最多,也是最危險地區。影 響台南地區地震震央,主要來自木屐寮斷層及六甲 斷層。楠西國小、後壁國小及善化國小附近是 PGA 值相對較大地區。

(4)高雄地區雖然地震次數不少,但測站的 PGA 值都不高,相對安全。造成高雄地區有較大地動值 的震央位置,主要集中在六龜斷層、潮州斷層及旗 山斷層的東邊。其中桃源國小附近是需要注意地區。

(陳,2008)

李(2008)亦利用利用 1994 到 2005 年間 TSMIP 所記錄的台灣區強地動資料,研究 12 年間的 PGA 值的時空分布變化及侵襲個地震站的各級地震次 數,得到以下結論:

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(1)扣除 921 集集地震序列影響,1994~2005 年 間全台地動最頻繁的區域是宜蘭南澳一帶,PGA 值 最大的地區是台南成功一帶。

(2) 扣除 921 集集地震序列影響,西部地區地震 集中在嘉南一帶,應是斷層活動較頻繁。此外,西 部地區不但 PGA 值偏低,受地震侵襲機率亦較少;

相較來說,東部地區 PGA 值極受地動侵襲頻率都 高非常多,明顯受到板塊活躍程度影響。

(3)1994~2005 年間嘉南地區;花蓮新城,秀林 地區附近及台東成功、長濱、東河一帶是受地震侵 襲較多及 PGA 較大地區。(李,2008)

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Q

ij:路徑經過之衰減因子(attenuation quality factor) 本 研 究 使 用 中 央 氣 象 局 強 地 動 觀 測 計 畫 (Taiwan Strong Motion Instrumental Program ,TSMIP )之強震

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