關於台北盆地周邊場址特性分析,選擇在大台北地區周邊山區,目前仍在運 作之 12 個寬頻地震站資料進行分析,測站分佈主要位於盆地週邊區域(圖 29 和 圖 30)。為避免個別地震之震源效應或場址非線性所造成的影響,平均選取發生於 全台灣地區之地震事件共 15 個(表 2 和圖 29),包含不同深度及規模之地震事件,
計算個別地震的單站頻譜比值後再將所有結果加以平均,以降低震源效應的影 響,進而得到每一測站之頻譜分析結果。為確保所選用之測站都可記錄到較佳且 容易判別的 S 波到時之記錄,選取地震規模 ML 大於 4.5 以上之事件進行分析。計 算時分別截取 P 波到時前之訊號段、S 波主要能量段訊號及 S 波後之訊號段等三段 訊號進行 H/V 方法之分析,比較不同時間窗段分析所得放大主頻之異同。
分析結果,大部份測站主頻明顯易判斷,除了 TB21、TB29 及 TB32 三站之放 大主頻值較低外,大多數測站之放大主頻值約在 10Hz 左右(圖 30),顯示其所在 地層皆為較堅固之地層。此外,三個訊號段計算所得之主頻及放大比值亦無明顯 差異,雖然部份測站發現於 S 波主要能量段訊號分析所得之主頻較其他時間窗之 頻段略低,但差異極小。由土壤力學實驗結果知,當剪力模數減小,S 波速亦將 隨之減小。由於共振頻率與地層波速的關係式(2.7),可知 S 波速的降低將使共振 頻率減小,此效應會造成共振頻率隨振幅增大而往低頻移動。若發生局部場址非 線性反應,可以直接觀測到當地震動增強時,一方面因阻尼增加而造成土壤放大 因子減小,另一方面由於 S 波速度的減小而使共振頻率往低頻移動。本研究此部 份之分析結果並未顯示此一現象。
圖 29 用於分析台北盆地周邊山區測站之地震事件分佈圖。綠色方形符號為選用之 測站,橘色圓形符號表示選用事件之震央位置,其中實心圓代表此事件之 震源深度大於 35 公里,空心圓則是震源深度小於 35 公里之事件。
表 2 台北盆地附近山區場址分析所選用之地震列表。
NO. DATE TIME Mag. Depth(km) Lat. Lon.
a 2009/06/15 17:44:00 4.8 103.6 24.58 122.80 b 2009/07/13 18:05:00 6.0 18.1 24.02 122.22 c 2009/07/21 06:58:00 4.7 8.68 24.08 121.67 d 2009/08/19 17:30:00 4.5 53.9 24.31 122.98 e 2010/01/04 19:27:00 5.5 46.1 24.18 121.83 f 2010/01/19 06:09:00 5.6 41.0 23.82 121.68 g 2010/02/12 02:42:00 5.2 18.4 23.90 121.08 h 2010/02/26 01:07:00 5.8 52.1 23.69 122.87 i 2010/03/04 00:18:00 6.4 22.6 22.97 120.71 k 2010/03/04 08:16:00 5.7 19.0 22.96 120.63 m 2010/03/26 23:07:00 5.2 58.9 24.10 121.68 n 2010/04/09 11:49:00 5.1 103.8 24.87 122.00 p 2010/04/11 04:57:00 5.4 30.3 23.27 122.10 r 2010/04/26 02:59:00 6.8 73.4 22.15 123.74 s 2010/06/15 00:31:00 5.5 16.7 24.04 121.62
圖 30 台北盆地周邊山區測站位置分佈及放大主頻範圍(括號內數值)。其中,藍 色三角形符號為已有進行 Vs30 調查之強震站位置。
關於台北盆地內的場址特性部份,選用之寬頻地震站場址共 27 個(圖 31)。
主要以 S 波主要能量段訊號進行 H/V 方法之分析,因此仍選用分佈全台較大規模 之地震事件(表 3),其所選用的測站及事件分佈如圖 31。所有用於分析之測站中 除了 TB35 測站外,用於各測站 H/V 分析之地震事件數至少有 6 筆(圖 32)。
圖 31 用於分析盆地內測站之地震事件及測站分佈圖。圖中藍色方形符號為選用之 盆地內測站位置,粉紅色方形符號為先前已分析之位於盆地邊緣的測站分 佈,橘色圓形符號表示選用事件之震央位置,其中左上角之小圖顯示測站 與地形之分佈概況。
表 3 台北盆地內場址分析所選用之地震事件列表。
Time Lat. Lon. Depth Mag.
2005:06:01:16:20:05.66 24.6367 122.0663 64.78 6.0 2005:09:06:01:16:00.41 23.9582 122.2835 16.76 6.0 2005:09:23:16:49:50.88 23.0612 121.2835 11.40 5.0 2005:10:14:21:12:50.11 22.8590 122.8443 48.17 5.3 2005:10:15:15:51:04.36 25.0997 123.8075 190.85 7.0 2005:11:16:09:14:45.26 21.8967 121.7745 133.20 5.5 2005:11:29:22:41:49.84 24.7530 122.0337 68.04 5.5 2006:01:08:17:01:38.02 23.2087 121.3995 21.65 5.1 2006:03:09:04:07:28.79 23.6445 120.5582 9.93 5.1 2006:04:01:10:02:19.54 22.8835 121.0807 7.20 6.2 2006:04:04:19:30:06.96 24.4883 122.7580 99.46 5.8 2006:04:15:22:40:55.37 22.8555 121.3035 17.90 6.0 2006:05:07:01:53:02.14 21.5877 120.7302 42.46 5.2 2006:06:05:00:38:58.10 21.3753 122.0517 19.98 5.0 2006:07:28:07:40:10.43 23.9662 122.6580 27.97 6.0 2006:08:11:23:51:06.07 22.5417 121.4015 25.40 5.4 2006:08:27:17:11:16.96 24.7983 123.0657 135.26 6.0 2006:10:09:10:01:45.63 20.6953 119.8285 28.00 6.1 2006:10:09:11:08:24.97 20.7665 119.9252 8.00 6.1 2006:10:11:06:43:52.34 20.8888 119.9037 10.00 5.1 2006:10:12:14:46:29.29 23.9638 122.6452 25.26 5.8 2006:12:26:12:26:21.00 21.6873 120.5553 44.11 7.0 2006:12:26:12:34:15.13 21.9698 120.4197 50.22 7.0 2006:12:26:12:40:25.63 21.8967 120.4687 38.49 5.1 2006:12:26:15:41:44.67 22.0725 120.2987 41.18 5.5 2006:12:26:17:35:13.02 21.8238 120.4670 44.55 5.0 2006:12:27:02:30:39.79 22.0503 120.3887 49.49 5.8 2007:01:25:10:59:15.54 22.6305 122.0267 25.81 6.2 2007:02:18:21:04:59.62 21.7933 120.4015 44.25 5.1 2007:04:21:00:32:26.91 21.6668 122.2100 4.06 5.3 2007:06:21:04:08:17.42 21.2340 121.4008 71.02 5.7 2007:07:23:13:40:02.44 23.7162 121.6357 38.63 5.8 2007:08:09:00:55:47.36 22.6495 121.0845 5.51 5.7 2007:08:29:03:00:16.45 21.9495 121.3212 6.84 5.3 2007:09:06:17:51:26.92 24.2780 122.2542 54.01 6.6 2007:09:06:17:55:21.95 24.2707 122.3190 57.79 5.5 2007:12:05:01:41:42.53 23.0747 121.1868 11.33 5.1 2008:03:04:17:31:47.48 23.2067 120.6957 11.32 5.2 2008:04:14:15:39:44.45 22.8342 121.3333 27.19 5.1 2008:04:23:18:28:41.95 22.8723 121.6790 11.06 5.6
表 3(續) 盆地內場址分析所選用之地震事件列表。
2008:04:23:22: 4:15.52 22.8337 121.6878 13.29 5.2 2008:05:10:19:42:00.98 23.9492 122.5322 25.02 5.6 2008:05:13:18:27:55.34 22.7658 121.0410 6.97 5.0 2008:06:01:01:57:15.12 19.4478 121.0985 41.94 6.4 2008:06:01:16:59:23.74 24.8608 121.7903 92.31 5.8
7
TB01 TB02 TB03 TB04 TB05 TB06 TB07 TB08 TB09 TB10 TB11 TB13 TB14 TB15 TB16 TB17 TB18 TB19 TB20 TB22 TB23 TB25 TB26 TB27 TB28 TB29 TB35
圖 32 盆地內各測站 H/V 分析時所使用之地震事件數量統計表。
圖 33 盆地內測站放大主頻選取範例。(左上)放大主頻明顯可判斷為 2Hz。(右 上)H/V 頻譜分析結果顯示有三個較顯著之主要頻段,分別為 0.8Hz、3Hz 及 10Hz 附近,但第二及第三頻段所對應之放大倍率並未明顯大過最低頻段 0.8Hz 對應之放大倍率,因此選擇較低之 0.8Hz 為放大主頻。(左下)H/V 頻譜分析結果顯示有兩個放大倍率相近之較顯著頻段,分別為 1Hz 及 3Hz 附近,3Hz 之放大倍率明顯較 1Hz 大,故選擇 3Hz 為放大主頻。(右下)
無明顯放大倍率大小差異。
前一部份已分析之三測站 TB02、TB28 及 TB29,在此雖使用不同之地震事件 記錄再次進行分析,其分析結果顯示主頻分佈與先前分析之頻段相同,顯示 H/V 分析所得之結果穩定,同時也代表所選取之地震事件其分佈及震源特性在可接受 的範圍中確實可被消除。
Wang et al.(2004)利用震測方法探討台北盆地之地下構造,已得到台北盆地 基盤等深度圖及松山層等深度圖(圖 34b)。先前之相關研究指出,主頻的分佈可 能順應著地底下某一地層的放大效應,如林士棋(2006)指出台北盆地之主頻分 佈主要反應松山層之形貌。將本研究之主頻分析結果(圖 35)與松山層深度分佈 對比,可觀察到主頻之分佈確實與松山層之深度分佈變化趨勢相同。沉積層厚度 較厚的地區,共振主頻也愈低頻,顯示區域地質因素控制著震波放大頻帶的機制。
將此部份分析結果與黃雋彥(2009)微地動量測之結果相比較(圖 34a),發 現雖然主頻分佈趨勢相似,但放大主頻之頻段並不相同。以往大多假設震波傳遞 的過程是線性的彈性行為,並且認為發生強震與弱震時,土壤的放大因子不會有 明顯的差別。但近年的研究證據顯示,在某些特定頻段,強震時的土壤放大因子 會比弱震時來得小,即發生震波壓抑放大作用(deamplification),此現象亦稱為土 壤非線性反應。國內研究 Wen et al.(1994, 1995)對羅東的 LSST 和 SMART1、
花蓮的 SMART2 陣列做頻譜分析,發現 LSST 陣列在 PGA 超過 0.15g 時,在 1
~10Hz 的頻帶內強震之主頻明顯往低頻方向偏移,頻譜比值也明顯較弱震分析結 果為低,顯示有壓抑放大的現象產生(圖 36)。此外,Wen et al.(2006)也利用地 表與井下地震儀所收錄的強、弱震資料,證實單站頻譜比法可以有效應用於預估 場址非線性反應。
此部分研究所使用之寬頻測站收錄地震事件資料品質良好,可繼續以單站頻 譜分析方法檢視強震與弱震資料,分析各場址非線性反應發生之可能性,以深入 探究造成主頻偏移及頻譜比值差異的原因,獲得台北盆地場址特性更詳盡之資訊。
圖 34 台北盆地之(a)微地動測量研究之主頻分佈結果(黃雋彥, 2009);(b)
松山層等深度圖(Wang et al., 2004)。
圖 35 (上)利用台北地區寛頻測站資料分析所得各測站場址之主頻分佈。(下)
寬頻地震測站位置(方形記號)分佈與台北地區之微地動測量研究之量測 點(藍色圓點)分佈。
圖 36 Wen et al.(1994, 1995)對羅東的 LSST 陣列資料進行頻譜分析之結果。(a)
強震與弱震的平均頻譜比;(b)強震與弱震平均之 H/V 頻譜比。