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土壤液化

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1964年新潟地震中因土壤液化傾倒的房屋
2011年基督城地震中因土壤液化下沉的房屋
2011年基督城地震嚴重液化的道路

土壤液化英语:Soil liquefaction)是地震工程的一个术语,指土壤地震的壓密作用,造成原本在深層土壤的水份被擠壓到表層,土壤顆粒間的有效應力下降為零,土壤失去剪應力強度,呈現如液態的狀況。當地表承受不住地下水壓力時就會破裂[1]

土壤液化主要出现在分布深度较浅,充滿水的砂質土壤粘土,且其底部排水较差。通常在外力反复震荡下(如地震),松散的土壤因受到压缩,内部空隙减小,而擠壓孔隙水,导致空隙内水压升高,砂粒間的結合力減少或消失。当水压升高至超过土壤内承受的外部压力时,加上水分不能从地底排出,就会产生土壤液化。液化時砂與水混和成如泥漿般的液體,使土壤失去支撐力,造成房屋傾斜、地層下陷、地下管線破裂或上浮[2]

最容易发生的液化的土壤是年代比较轻(如近一万年的冰河时期)的细沙,或颗粒大小相当且排列整齐的泥土中,地层只有数尺厚,富含水分。这样的地形通常可以在河岸海岸、舊河道、海埔新生地[2]或因风力而堆积而成的沙丘中找到。土壤液化的例子包括流沙流粘土浊流地震液化

定義[编辑]

當土壤受到剪切應力時,其相互之間的有效應力英语effective stress趨於零,稱為土壤液化[2]。有效應力指的是土壤顆粒之間的摩擦力。

地震液化[编辑]

地震液化是城市地震危害的主要来源。震荡致使孔隙水的压力增加,土壤剪力强度降低,从而使沙粒的表面张力减小。如果地表刚好有一层較薄的地面,水压会有可能带着沙土喷出地面,这就是所谓的“喷沙[2]

流沙[编辑]

流沙的成因是充满水分的松软泥沙,并受到外力的刺激。当水分被沙堆包围不能泄去时,水和就形成了不能承受重量的液态土质。流沙可因静态水、上涌水(如地下水)或地震等因素形成。在有上涌水的情况下,水的冲力抵消了重力,致使泥沙颗粒悬浮。在发生地震的情况下,震动会加大地表水的水压,导致了砂石的液化及泥沙的堆积。这两种情况,液化的地表失去了承重能力,导致地表坍塌或者地面建筑物倾斜。

包含水分的沙土外表看去有可能是干爽结实的,但是如果压力改变或是受到突然的震荡,泥沙颗粒之间的水向沙层上方滲透,逼迫沙粒分开,沙堆擴大。这时沙粒之间会形成一層水墊,形成流沙。陷入流沙的物体会下沉,直至于与流沙比重相当的深度,并因浮力悬浮于该深度。

發生案例[编辑]

日本[编辑]

東北地區太平洋地震的土壤液化現象(東京都新木場
在東北地區太平洋地震液化的發生地點、由清水建設的描述。
1964年6月16日 新潟地震
信濃川在河畔邊新潟機場所發生的。
1995年1月17日 兵庫縣南部地震阪神大地震
神戸市港灣人工島六甲人工島大量液化現象的發生已被證實。
2004年10月23日 新潟縣中越地震
小千谷市長岡市与板町柏崎市例如、在該位置觀察到液化的發生被開墾水田和湖泊等。。
2011年3月11日 東北地方太平洋沖地震東日本大震災
在關東地區1都6県96市町村液化傷害已被證實在[3]。成為世界最大的損害[4]

美洲[编辑]

1906年 舊金山大地震
當時土壤液化的用詞還不存在、經過多次地層變化的紀錄之後、才被歸納在文書檔案中。
1964年 阿拉斯加地震
1985年 墨西哥大地震
1989年 洛馬.普雷塔地震
舊金山市濱海地區。洛馬.普雷塔地震發生時的步道液化損害情況

紐西蘭[编辑]

2011年 坎特伯雷地震
基督城內發生。

台灣[编辑]

2016年2月6日 南部地區地震
高雄美濃地震發生的,在此次地震當中、台南的京城銀行新化分行的傾倒和維冠金龍大樓的倒塌,了解到土壤液化的潛在風險與危害。並於2016年3月14日公布台灣主要地區土壤液化的分布情況。
土壤液化潛勢區域開放時間表
2016年初公開地區: 台北盆地(雙北)、新竹縣/市、台南市、高雄市、宜蘭縣(平原地區)、屏東縣(平原地區)
2016年底預定公開地區: 大台中、彰化縣、雲林縣、嘉義縣/市
2018年預定公開地區: 基隆市、桃園縣(沿海)、苗栗(竹南鎮及後龍鎮)、台南縣、高雄縣、花蓮縣、台東縣


參考資料[编辑]

  1. ^ 報告立委!土壤液化不是一指插下去
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 土壤液化成因、災害與復建- 中央地質調查所
  3. ^ 国土交通省 関東地方整備局 企画部 広域計画課. 在日本東北太平洋地震關東地區的土壤液化現象實際調查結果. 防災. 国土交通省 関東地方整備局. [2012-02-05]. 
  4. ^ 大成建設 船原英樹. 1.過去的地震與液化現象. 防災. 耐震性. 2012-03-14 [2016-02-21]. 

延伸閱讀[编辑]

  • Seed et al., Recent Advances in Soil Liquefaction Engineering: A Unified and Consistent Framework, 26th Annual ASCE Los Angeles Geotechnical Spring Seminar, Long Beach, California, April 30, 2003, Earthquake Engineering Research Center PDF

外部連結[编辑]