臺北盆地土壤液化潛能分析

本研究以三種特定震源(山腳斷層全段、北段、南段錯動)，地震規 模分別為7.1、6.9、6.3之震源參數進行地動模擬，並以500m×500m之網

格狀區域為臺北盆地範圍，可看 出盆地幾乎所有地區之PGA皆在 400gal(如圖棕色區域) 以上，即達七級震度以上，大約一半區域之PGA 達 600gal 至 800gal ( 如 圖 粉 紅 色 區 域 ) ， 甚 至 局 部 地 區 之 PGA 超 過 800gal(如圖紅色區域)，為非常極端之地震情境。

臺北盆地之土壤參數採用中央地質調查所提供之三維工程鑽孔資 料，其網格大小為100m×100m；圖3.8(a)之PGA分布值，其網格大小為 500m×500m，位於500m×500m網格內之工程鑽孔點位，則給定其PGA 為同一數值。土壤液化分析採用我國建築耐震設計規範建議之土壤液 化潛能評估方法(如圖3.5)，以100m×100m網格為單元，結合對應格點 之網格化土壤參數與PGA分布值，計算各格點上之液化潛能指數P

_L

， 如(3.1)式。此外，根據水利署民國98年之地下水位觀測資料(中央地質 調查所，2011)，臺北盆地中心區域之地下水位大致在地下2m至3m之 間，因此分析地下水位0m、1m、2m、3m之情況，探討地下水位高低 對土壤液化潛能之影響。根據Iwasaki等人(1982)提出之液化潛能指數分 級方式，以P

_L

=0、0<P

L

≦5、5<P

_L

≦15、P

_L

>15為分界，將液化潛勢分 為極低、低、中、高四級，產製臺北盆地三種特定震源、地下水位1m 至3m之土壤液化潛勢圖如圖3.8至圖3.10。

以圖3.8(c)地震規模7.1、地下水位2m之分析結果為例，由於整個 臺北盆地之PGA幾乎都大於400gal，在如此大的地震力作用下，盆地中

心區域約40%面積皆為高液化潛勢(如紅色區域)，包含台北市士林區、

大同區、萬華區、中山區、中正區、大安區、松山區、信義區、內湖 區、南港區及新北市三重區、蘆洲區、新莊區、板橋區、永和區共15 個行政區，必須特別注意土壤液化對於結構物及重要設施之影響。此 外，比較次圖(b)、(c)、(d)，盆地中心區域極高液化潛勢的範圍變化不 大，地下水位1m的極高液化潛勢範圍僅在盆地邊緣地帶略大於地下水 位2m、3m之結果；顯示在如此大的地震力作用下，盆地中心區域可能 都達到嚴重液化程度，地震力之影響遠大於地下水位高低對液化潛勢 之影響。

圖3.9為地震規模6.9之PGA分布圖及土壤液化潛勢圖，由次圖(a)

可看出臺北盆地大部分地區的 PGA仍在400gal以上，不過600gal至 800gal區域明顯變小、且已無800gal以上地區。在這樣大的地震力作用 下，極高液化潛勢區範圍大致和規模7.1地震之分析結果相差不多，僅 在盆地邊緣地帶之極高液化潛勢範圍較小。此外，比較次圖(b)、(c)、

(d)，地下水位1m在盆地邊緣地帶的極高液化潛勢範圍略大於地下水位 2m、3m之結果；因為地下水位高，較多土壤處於飽和狀態，較易發生 土壤液化，分析結果合理。

圖3.10為地震規模6.3之PGA分布圖及土壤液化潛勢圖，由次圖(a)

1/3區域之PGA在300gal至400gal之間，盆地南部及東部區域約1/3區域 之PGA則在200gal至300gal之間。由次圖(b)、(c)、(d)，地下水位1m在 盆地邊緣地帶的極高液化潛勢範圍則可看出大於地下水位2m、3m之結 果，在規模6.3地震作用下，地下水位高低對於土壤液化潛勢之影響較 為明顯。

此外，本研究規模6.3地震之PGA在盆地中心區域大約在300gal至 400gal 之 間 ， 與 中 央 地 質 調 查 所 (2011 年 ) 研 究 之 最 大 考 量 地 震 PGA=320gal接近，因此以地下水位2m之分析結果為代表，和中央地質 調查所(2011年)分析結果(地下水位以鑽探期間之水位資料設定)比較如

圖3.11。本研究地震作用力採用網格化PGA分布值，各地PGA值不同，

相較於中央地質調查所(2011年)設定整個臺北盆地PGA皆為320gal，更 能接近現地之狀況，這也在三個地區的土壤液化潛勢評估結果反應出 二者之差異性：

1. 臺北市北投區與士林區交界、靠近基隆河匯入淡水河一帶，本研究 之 PGA 有很大區域在 100gal 至 300gal 之間，如圖 3.10(a)之綠色及 黃色區域，小於中央地質調查所(2011 年)最大考量地震設定之 320gal，使得本研究在此區域完全沒有高液化潛勢區，僅呈現少許 低液化潛勢區(如圖 3.11(a)黃色區域)，而中央地質調查所(2011 年) 之分析結果在此區域仍存在許多高液化潛勢區(如圖 3.11(b)P

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>15

區域)。因此，本研究採用 PGA 各地分布不同之方式，可以呈現出 此地區 PGA 較小而其土壤液化潛勢較低之合理結果。

2. 臺北市中正區及萬華區一帶，本研究分析之高液化潛勢區範圍(如圖 3.11(a)紅色區域)僅出現在局部微小地區，而以中液化潛勢或低液化

潛勢區(如圖 3.11(a)橘色或黃色區域)為主，甚至有些地方出現極低 液化潛勢區(如圖 3.11(a)綠色區域)；而中央地質調查所(2011 年)之 結果則出現相當大範圍的高液化潛勢區(如圖 3.11(b)P

_L

>15 區域)，

其次為中液化潛勢區(5<P

_L

≦15)，而無低液化潛勢區(0<P

_L

≦5)。其 原因和此區域之 PGA 值有關，以本研究此區域出現極低液化潛勢或 低液化潛勢區(如圖 3.11(a)綠色或黃色區域)而言，其 PGA 值在 100gal 至 300gal 之間；而中央地質調查所(2011 年)最大考量地震設 定之 PGA 為 320gal，其此區域之分析結果為中液化潛勢區(5<P

_L

≦ 15)或高液化潛勢區(P

L

>15) 。本研究採用 PGA 各地分布不同之方 式，亦可顯現 PGA 較小而其土壤液化潛勢較低之微小變化。

3. 臺北市南港區、位於基隆河上游地區，本研究之 PGA 以 200gal 至 300gal 為主(如圖 3.10(a)之黃色區域)，本研究分析所得之高液化潛 勢區範圍很小(如圖 3.11(a)紅色區域)，以中液化潛勢區為主(如圖 3.11(a)橘色區域)，而中央地質調查所(2011 年)最大考量地震之分析

同之方式，可充分呈現此區域大範圍 PGA 較小而其土壤液化潛勢較 低之明顯變化。

在文檔中 大臺北地區大規模地震衝擊情境之 災害潛勢與建物人員災損分析 (頁 44-49)