土壤液化探討範圍

由於山坡地無須擔心土壤液化問題,臺北市液化探討範圍鎖定在海拔20m以下區域,面積約為120km2 ,屬於台北盆地。

土壤液化評估方法

當地震導致土層的抗液化強度比小於反覆剪應力比,即抗液化安全係數FS <1時,視為土壤液化發生。

雙曲線函數簡易評估法(HBF, 2017)

土壤液化分析方法眾多,本期圖資採用內政部營建署「土壤液化潛勢區防治改善措施補助作業須知」建議之HBF法。

土壤液化潛勢圖資製作方法

製圖原則:
依據106.05.12國家地震工程研究中心「安家固園計畫土壤液化潛勢圖製作技術座談會」建議。

製圖流程:

地質資料蒐集與補充調查

為了提升前期圖資精度,本期圖資除了廣泛蒐集整理既有地質鑽探資料,更針對資料不足區域進行補充地質鑽探作業。

補充鑽探孔位的佈置原則為: 除了關渡平原及部分北投區等未開發地區, 鑽孔密度須滿足每平方公里4孔。

本計畫補充鑽探共計221孔,遍布12行政區,孔深原則為30m,部份於台北盆地周邊鑽孔則在鑽入堅硬地層1m後停止。

圖資鑽孔來源

本計畫圖資共使用3945孔鑽探資料進行液化分析,其中以中央地調所GEO2010資料庫為主要來源。

地下水位觀測

考量黏性土層具有阻水性,臺北盆地地下水系統可分為三個系統,其中與土壤液化直接相關的為淺層的第一系統。

為取得淺層地下水位資料,本計畫補充鑽探搭配水位觀測作業,全面佈設43處自計式觀測井以及150處人工觀測井。

地下水位觀測頻率:
自計式水位計每分鐘ㄧ筆,人工觀測約每兩週一次。

分析地下水位

依據106.05.12國家地震工程研究中心「安家固園計畫土壤液化潛勢圖製作技術座談會」,分析使用地下水位:

  1. 至少觀測一個汛期
  2. 建議觀測二個以上汛期取平均水位
  3. 應待長期觀測後定期更新圖資

本期圖資使用的分析地下水位:
將前述水位觀測結果通過距離權重反比法(IDW) 進行內插分析,即可推估整體分析區域內的淺層地下水位面。

分析地震力

臺北市主要震害多來自盆地東南方的宜蘭、花蓮外海地震,受盆地效應影響,長震動延時將使地盤共振效應顯著。

依據「建築物耐震設計規範」(營建署,2011年)規定,工址應分別檢核中小地震、設計地震及最大考量地震發生時土壤液化之潛勢。

土壤液化潛勢圖採用設計地震力進行評估,
分析地震力參數如下:

設計地震微分區

臺北市設計地震微分區分為臺北盆地微分區 (臺北一區、臺北二區、臺北三區)及一般震區。

本次液化探討範圍主要於臺北盆地微分區內,工址短週期設計水平譜加速度係數SDS均為0.6,代表全區Amaxㄧ致。

空間內插分析

完成各單ㄧ鑽孔液化潛能指數計算後,即可利用內插分析推估各孔間「無觀測資料處」之液化潛能指數,進一步繪製成土壤液化潛勢圖。

常見內插分析方法如距離平方反比法(IDW)及克利金法(Kriging),考量鑽孔叢集分佈之特性,本期圖資採用Kriging,經敏感度分析後,Kriging的其結果亦較恰當。此外,在內插分析前須進行「工程地質特性分區」,避免資料失真。

工程地質特性分區

由於中級土壤液化潛勢圖涵蓋區域廣泛,受到地質資料不連續性的影響,液化探討範圍內的鑽孔可分為多個群集。
為避免內插結果受差異過大的樣本污染,分析前須將資料分群處理,進行工程地質特性分區。

位於B分區未知點, 其值由A+B分區資料構成,結果失真。
位於B分區未知點, 其值僅由B分區資料構成,結果較合理。

特性分區劃定原則

本期圖資參考「中央地調所工程地質特性分區」及「前期圖資工程地質特性分區」,並將蒐集得之鑽探資料逐孔檢視地層性質,搭配地形及水系,劃設出8個分區邊界,量身製作地下20m內之工程地質特性分區。