第三章 實證地區地震災害風險分析
第二節 災害環境分析
地震事件的發生可能會因地層下陷、山崩、土壤液化與地表振動而造成建 物損壞或引發火災等災害，以下針對實證地區可能引起地震損害的二次災害，包 括地表震動與土壤液化，進行評估分析。
一 地表震動 (一) 斷層
就嘉義市湖子內而言鄰近所包含的斷層包括北側的梅山斷層、東北侧的九芎 坑斷層和大尖山斷層以及西南侧的觸口斷層與木屐寮斷層。詳細說明如下：
1. 梅山斷層：長約 13 公里，為 1906 年梅山地震的地震斷層，分布於嘉義縣梅 山至民雄ㄧ帶，呈東北東走向。距離本研究實證地區約10 公里，屬第一類活 動斷層。
2. 九芎坑斷層：全長約為 17 公里，分布於雲林古坑到嘉義竹崎附近，呈南北走
第三章 實證地區地震災害風險分析
向。距離本研究實證地區約6 公里，屬存疑性活動斷層。
3. 大尖山斷層：全長約為 25 公里，位於嘉義觸口至大尖山間，呈北西至北東走 向，與本研究實證地區距離約為16 公里，為第一類活動斷層。
4. 觸口斷層：全長約 65 公里，由台南那拔林附近延伸至嘉義觸口附近，呈北東 走向。距離本研究實證地區約15 公里，為第一類活動斷層
5. 木屐寮斷層：長約 7 公里，北由台南縣白河東方山猪崁向南延伸至六重溪北 岸，呈南北走向，距離本研究實證地區約8 公里，屬存疑性活動斷層。
(二) 地表加速度的評估
為了估算當大地震發生時，位於嘉義（縣）市不同場址之最大加速度峰值 (PGA)，於本研究中，首先利用 Campbell(1981)所提之衰減公式，估算不同地點 因震源及路徑效應所造成之地震動大小，再利用之前研究成果，修正各個測點之 場址放大效應，進而得到不同地點之最大加速度峰值(PGA)。
在地震動預估前，需先評估位於實證地區附近有哪些斷層可能引發大地 震，以及這些斷層可能發生的最大地震規模。以本研究嘉義市而言威脅最大的斷 層為梅山斷層、觸口斷層兩斷層，分述如下：
梅 山 斷 層 ： 最 大 可 能 發 生 之 地 震 規 模(ML)為 7.1，其震央位置為 23.55oN, 120.45oE，震源深度為 6 公里。
觸 口 斷 層 ： 最 大 可 能 發 生 之 地 震 規 模(ML)為 7.3，其震央位置為 23.51oN, 120.67oE，震源深度為 5 公里。
1. 影響因子
(1) 最大地表運動歷時峰值(PGA)︰PGA 值定義為地震加速度歷時之極值，是目 前工程上應用最為廣泛的參數，物理意義簡單使用方便為其優點。
(2) 反應譜值︰即譜加速度(Sa)、譜速度(Sv)、譜位移(Sd)等。對應不同的結構週 期，均可建立其衰減律。以反應譜值衰減律進行危害度分析，可得到均布危 害度反應譜。
(3) 簡化均布危害度反應譜參數︰Sas 為短週期譜加速度，通常以結構週期 0.3 秒（或 0.2 秒）來代表；Sa1 為長週期譜加速度，通常以結構週期 1.0 秒來 代表，又稱1 秒週期譜加速度。反應譜計算之結構阻尼比取 5%。由於反應 譜值隨週期變化相當大，直接取0.3 秒及 1.0 秒反應譜值來建構簡化反應譜，
可能導致相當大的誤差。一般而言，反應譜在短週期區的譜加速度會趨近常
∫ ⋅
第三章 實證地區地震災害風險分析 值(residual) (Campbell, 1981)可定義為
………（6）
圖3-13 梅山斷層地表加速度分佈圖
資料來源：嘉義市防救災示範計畫
圖3-14 觸口斷層地表加速度分佈圖
資料來源：嘉義市防救災示範計畫
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而整體實証地區危險程度則是採上述梅山斷層與觸口斷層兩斷層區域中 gals 數值較高者做為該區域的危險程度，共分為 600gals、601-700gals 以及 701-800gals 三個層級，以東南邊為高危險程度，北端為低危險程度，其餘為中 危險程度，結果如圖3-15 所示。
圖3-15 湖子內地區地表加速度分佈圖
資料來源：嘉義市防救災示範計畫 二 土壤液化
(一) 影響因素
日本新潟及美國阿拉斯加於1964 年發生大地震，所引發的土壤液化，造成 生命財產的損失，促使學者對土壤液化現象的重視。美國H. B. Seed 教授及其研 究群，首先以動態三軸試驗來模擬地震作用應力，經由一系列的研究計劃，使液 化行為有了明確的解釋。研究結果指出許多因素將影響土壤液化行為，本研究將 一些因素討論於下：
1. 相對密度（Dr）
相對密度係影響砂土液化的最主要因素之一，一般而言，對於同一試驗土 樣，相對密度愈高愈不容易液化。當Dr 大於 70%時將極少可能發生液化現象。
依據 Mulilis（1975）研究液化機制之結果指出，在相對密度小於 70%時，引起
數。 Peacock & Seed（1968）亦有相似之結論。
2. 有效圍壓（σ）
有效圍壓亦是影響液化強度之主要因素之一。Mulilis（1975）指出隨著有效 圍壓之增加，液化強度則略為線性降低。
3. 細粒料含量
Lee & Fitton（1969）指出在相對密度相同之條件下，進行動態三軸試驗，
粘性細料會使抗液化強度增大，而粉質細料會使抗液化強度降低。若細料含量愈 高則液化強度有增加之趨勢。
4. 取樣擾動之影響
Townsend 等人（1978）指出對於鬆至中等緊砂土，因取樣過程的擾動造成 相對密度的增加會增加砂土之抗液強度，而緊密砂土則因膨脹而會減低其液化強 度。
5. 土層之排水情況
孔隙水壓之消散速率，亦關係到液化是否能發生；其與土壤之滲透性、壓 縮性與飽和度有關；一般而言，飽和度低於100%之砂土亦會液化，但其液化可 能性將隨飽和度之降低而遞減。
6. 地表震動強度與震動持續時間
1964 年日本新潟地震後，曾搜集整理該地過去 370 年大約 25 個地震記錄，
顯示只有三大地震曾引起該地發生液化現象，而該三次地震之地表加速度皆超過 0.13g 以上，此外 1964 年之阿拉斯加地震，位於 Anchorage 地區發生液化引起 邊坡滑動現象，顯示當地震震動開始後90 秒才發生液化，因此若震動持續時間 較短時，較不會產生液化現象。
(二) 土壤液化災害程度評估
土壤液化分析可利用現地不擾動土樣進行室內試驗或採現地試驗參數，如 SPT-N、CPT-qc，震測剪力波速 VS 等方法進行分析。室內試驗因砂土容易受擾 動，不廣受工程界採用。現地經驗則以 SPT-N 值最容易獲得，且較為可靠，因 此目前世界各國設計規範普遍以SPT-N 法為基本方法。Seed 簡易經驗法係美國 國家地震工程研究中心（1997）修正 Seed 簡易經驗法而提出，將 Seed et al（1985，
1996）所有以圖表表示之參數全面公式化。此法美國加州大學戴維斯分校 Idress 教授針對 921 集集大地震於員林地區有土壤液化災害地點進行現場鑽探取樣，
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並進行相關現場地球物理試驗，以瞭解土壤液化後之地層狀況。
為了劃分實證區內各地區的不同災害程度，本研究採用陳怡睿等（2002）
建立之羅吉特迴歸評估模式，將嘉義地區的鑽探資料逐一導入，計算出各樣本點 的危險機率，配合機率加權法之應用求得135 個孔位的液化機率值。經擇取本實 證範圍（嘉義市湖子內都市計畫地區）內的評估結果後，依據機率分佈的狀況將 研究區劃分為六個等級的災害程度，其機率值的分佈分別為 0.00-0.17 以下、
0.18-0.34、0.35-0.50、0.51-0.67、0.68-0.84 及 0.85-0.88，結果如圖 3-16 所示。
圖3-16 湖子內地區土壤液化機率分佈圖
資料來源：陳怡睿等（2002）
三 災害性程度分析
在各項資料的分析上，本研究採用網格單元進行空間的分析，在50 公尺長 度的正方形網格單元下，全研究區總計分割為 2438 個網格(研究分區)，將土壤 液化災害機率值分派到各個網格之中。分派的原則係採取保守的態度來訂定其危 險等級，也就是說，當一個網格內具有兩種以上機率值的分佈時，則取機率值最 高者，並劃定該危險程度；各等級災害分區的風險衡量尺度分別取其機率區間之 最大值，依據所得的土壤液化機率，將災害性的程度分為高程度、中程度及低程 度三等級，機率0.17～0.34 表該區具有低程度的災害性，機率 0.35～0.67 表該區
證區土壤液化災害程度分佈，參見圖3-17。
圖3-17 湖子內地區土壤液化程度分佈圖
資料來源：本研究整理