土壤液化其實有「減震效應」 專家:不會造成嚴重傷亡
美濃大地震造成臺南維冠大樓崩塌死傷嚴重,根據中央災情中心統計,受傷人數多達550人、死亡人數116人,同時也震出臺灣建築安全隱憂,尤其土壤液化問題,更是讓民衆人心惶惶,民進黨立委陳亭妃提議將土壤液化造成的住屋受損納入《災害防救法》,究竟什麼是土壤液化?《ETtoday新聞雲》根據國家地震工程研究中心資訊,爲大家做個簡單介紹。
▲臺南新市區土壤液化嚴重。(圖/臺南市議員郭國文授權提供,下同)
何謂「土壤液化」現象?所謂的土壤液化(soil liquefaction),意指在地下水位高、土層爲疏鬆細沙,地下水位以下的土壤顆粒間充滿水分,顆粒暫時維持穩定的狀態。當發生震度大且持續時間長的地震時,激烈搖動會使得土壤顆粒間的水壓增高。當土壤顆粒彼此間的接觸力消失,土壤顆粒懸浮在水中,而失去承載能力,便稱爲「土壤液化」。
何謂「液化噴砂」現象?當土壤孔隙水壓過高時,水與部分砂土會經由地層中的裂隙向上衝出地面,此時會造成噴砂現象,會造成地面隆起,地板破裂等後果,該現象也是地震伴隨而來的地質現象。此次美濃地震後,臺南市多處土地也出現噴砂(泥火山)。
當土壤液化發生時,地表的建築結構會因爲土壤失去承載能力,因而下陷龜裂,或是電線杆傾斜等災情。強烈地震過後,因震動增高的水壓逐漸消散,導致土壤顆粒逐漸沉降,造成進一步的地表塌陷。
「土壤液化」會造成什麼災害?會造成人命傷亡嗎?地震導致土壤液化,會使得建築物結構產生傾斜或是沉陷,不常造成人命傷亡,但會破壞建築結構物,雖然一般樑柱等主要結構不會受損,但像磚牆、非結構樑柱等會產生龜裂,造成建築物下沉,地面隆起狀況。
921大地震時,臺中、南投、彰化、雲林等地均出現土壤液化災情,大部分爲房屋下陷或傾斜,完全塌陷的案例較少。據中央大學土木系大地工程組教授黃俊鴻在臉書發文表示,其實土壤液化基本上不會造成嚴重傷亡,若遇到地震反而會有減震效應,建築結構物會持續緩慢沉陷與傾斜,直到液化土壤中孔隙水壓完全消散完畢,纔會停止變形。
由於剛體變形緩慢,因此樑柱不會斷裂,居民反而不會有嚴重傷亡,土壤液化會吸收地震能量,對於結構物的倒塌,會有某種程度的保護作用,反倒是對於建築物的使用功能,如自來水、瓦斯、電力管線、排水系統等,纔會出現影響。
哪些地方容易出現「土壤液化」?土壤液化區域大多位於海邊或是河邊等地下水位較高區域,據專家學者研究921大地震土壤液化災區的地層,發現土層內多含有顆粒直徑0.01公分左右的細沙,以及高地下水位特性,因而推斷,土壤液化容易發生在河岸、海岸、舊河道等沙質地帶,或是溼地、海埔新生地、砂丘、濱海地區等。
要免於建築物受到土壤液化威脅,建議民衆應在工程興建前,委託專業技師進行地質鑽探,瞭解地質特性。而美濃大地震後,據臺南市議員郭國文服務處表示,目前臺南市土地液化程度最嚴重的地區,包括永康、新市、中西、北區、安南區等地,多爲房屋塌陷、地表龜裂等災害。
▼土壤液化的災害及示意圖。(圖/翻攝自國家地震工程研究中心)
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