分區圖幅>使用說明
緣起  
  臺灣各主要都會區為人口及工商發展主要集中區域,通常位於厚層、未固結之第四紀地質材料所沖積之平原或盆地,地層特性較為軟弱。但因人口聚集,相對該區域之工程開發與建設亦較為集中,因此區域性之地質環境特性乃影響工程建設之成敗甚鉅。土壤液化潛勢調查之目的主要在於協助了解有關平原都會區可能遭遇土壤液化災害之範圍,以作為都市防災預先規劃的參考。
  政府對於土壤液化潛勢調查圖資可分為3級,第1級為中央政府測製,比例尺為25,000分之一,可為提供國土規劃與可行性研究之基礎資料,但不得直接引用於工程規劃或設計;第2級為地方政府經補充調查產製更大比例尺圖資,提供都市防災與規劃與建築之參考;第3級為開發單位依建築開發需求,依相關規範進行細部地質探查與評估,提供設計分析之用。
  為能掌握各大都會區之工程地質特性與災害潛勢,中央地質調查所歷年來有計畫的逐步針對全國主要都會區進行都市防災地質圖的測製,並建置都市防災地質資料庫防災應用系統。中央地調所截至目前已完成臺北市、新北市、宜蘭縣、新竹縣市、臺中市、彰化縣、雲林縣、嘉義縣市、臺南市、高雄市、屏東縣等縣市都會區的測製。桃園市、苗栗縣、花蓮縣、臺東縣、基隆市、南投縣等地區,因屬於較不易發生土壤液化之地區,將於106年後陸續進行調查。
 
何謂土壤液化  
  臺灣位屬地震帶,有1/3是沖積平原,地質鬆軟,加上這些地區人口稠密與各種工程建設發達,相對容易產生土壤液化災害。土壤液化主要發生在近代沖積平原地區深度20公尺範圍內。由於飽和含水的疏鬆砂粒土層,因地震力震動,使結構趨向於緊密的過程中,砂土層孔隙體積變小,其中的水壓力變的很大,導致砂土結構崩壞,暫時呈現像流砂的狀態,即為土壤液化。土壤液化同時導致地基支撐力降低,建築物若未做抗液化設計,將可能下陷、傾斜或倒塌。地震後液化的砂土向下沉降,形成比原來緊密和安定的結構。土壤液化一般會發生在港灣、近代河口三角洲、沿海平原、近期河床堆積、舊河道、自然堤周圍、谷底低地、沖積扇的扇緣等地質環境,或是人工填土區、抽砂回填的海埔新生地等地區,液化後常伴生噴水、噴砂、噴泥、地表龜裂、沉陷等現象。此現象通常需要強烈的震動觸發,例如地震,故常被分類為地震災害之一。
  在進行詳細的土壤液化潛勢評估時,則依據土壤特性、含水層特性及可能觸發土壤液化的地震特性分別加以探討。其中土壤特性包括顆粒大小、形狀及顆粒組成等。通常淘選度良好、顆粒分布均勻的細砂或粉砂質細砂較容易產生液化,地層在液化發生後,失去原有的承載力,呈現如流體般之狀態,可能產生地表噴水冒砂以及沈陷等現象,若地形有高低起伏時,土壤可能如流體般產生側向擴展流動,這些情況都可能造成結構物沈陷、傾斜及基礎承載力不足等現象,進而影響建築物安全。地下水位的高低也影響土壤液化潛勢,位於地下水位面以下之土層才有可能發生土壤液化,但深度超過20公尺的土層,因其覆土層厚,有效應力較大,不易產生土壤液化,故不納入土壤液化潛勢分析範圍。
  綜合以上所述,較可能發生土壤液化的條件為:(1)地表下20公尺深度內土層有較多砂質或粉砂質。(2)地下水位較高或砂質層含飽和孔隙水。(3)特定震度以上之地震。
 
分析方法  
  土壤液化潛勢分析方法,係依據內政部「建築技術規則建築構造篇-建築物基礎構造設計規範」及「建築物耐震設計規範及解說」之規定,以「新日本道路協會簡易經驗法」(NJRA法)進行,呈現設計地震下的土壤液化潛勢分析成果。設計地震為回歸期475年之地震,其50年超越機率約10%,相當於震度5~6級以上。在耐震設計規範中考量設施之安全性與經濟性,針對結構物耐震設計之原則以小震不壞、中震可修、大震不倒為基本精神進行相關分析。
  本土壤液化潛勢圖係以三維網格技術進行土壤液化資料分析,首先以地質鑽井資料,建構出整體之地下三維立體網格資料庫後,再根據各個網格進行土壤液化分析,由單點模式提昇至網格模式,如同增加無數個分析點位,可淡化單一井錄資料對整體分析結果之影響,透過電腦將大量孔位進行運算時,結果容易收斂,並且更能提昇資料分析結果之合理性。
 
  分析步驟首先將所蒐集之探井資料,依據本研究所研擬之條件篩選,得出可供分析使用之井錄後,將各井錄的原始資料以加權平均法將資料進行垂直向之標準化,即產生以1公尺為間距之地質資料,再將30公尺內之地層各項資料進行水平向的內插模擬,以建立研究區整體之地下三維立體網格資料庫。最後再將各網格分別計算,以產出土壤液化潛勢圖。  
  本模式資料來源包括經濟部中央地質調查所歷年鑽井,包括「都會區地下地質與工程環境調查研究」、「都市防災地質圖測勘發展計畫」、「臺灣地區地下水觀測網水文地質調查」等計畫鑽井,及工程地質探勘資料庫(GEO2010)資料,及額外蒐集之公共工程鑽井,共進行臺北都會區5,801孔、高雄都會區1,571孔、宜蘭都會區745孔、新竹都會區1,688孔、臺中都會區1,784孔、彰化都會區1,831孔、雲林都會區967孔、嘉義都會區1,187孔、臺南都會區2,293孔、屏東都會區927孔資料分析,是目前全臺灣最新最完整的土壤液化潛勢圖資。地下水位主要參考長期水位平均值加1個標準差進行分析,不足之處再參考鑽井之水位資料。  
如何讀圖  
  分析結果可分為土壤液化高潛勢區(PL>15)、中潛勢區(PL=5~15)與低潛勢區(PL<5),圖中分別以紅色、黃色、綠色區塊標示。高潛勢區之地表可能出現明顯液化表徵,如噴砂或顯著沉陷等;中潛勢地區地下深層可能液化,但地表沉陷不明顯。低潛勢區則可能有輕微液化或沒有液化發生。
  高、中、低潛勢僅是代表可能發生液化現象的嚴重程度的高低,但也並不表示地震時一定會發生土壤液化現象。新的開發建築,若依內政部之建築物耐震設計規範,及建築物基礎構造設計規範,經過專業技師進行鑽探調查,並且視地層特性、建物型式、以及地層可能液化的程度,經由地盤改良等方法,或建築物基礎結構之加深加強,減少土壤液化可能導致的災害風險;若舊有建築物位於高液化潛勢區,則可透過地基及房屋健檢,確實瞭解其安全性,並於必要時採取補救措施,即可大幅提高建築物抵抗土壤意化所造成危害的能力,增加安全性。
 
  目前已調查之區域,其土壤液化高、中潛勢地區除了彰化縣、雲林縣及嘉義縣所佔面積比例較高外,其餘各縣市土壤高液化潛勢區域佔總面積在10%以下,以沿海平原、古砂丘及河道分布範圍有較高的土壤液化潛勢。  
其他國家土壤液化圖資公開概況  
  國外如日本(國土交通省、地方政府)、美國(地質調查所),均已有公開之土壤液化潛勢圖,圖比例尺約為兩萬五千分之一(或更小),相關圖資均已在網路上公開。
  日本的土壤液化潛勢圖,係由各地方政府製作,再由中央的國土交通省彙整,可於網路上查詢各式圖資。原圖比例尺不一,約為兩萬五千分之一或更小。土壤液化潛勢的設計地震,亦依各地可能地震強度而異。土壤液化潛勢的分級,大致均依據土壤液化潛勢(PL)值,區分為高、中、低等3級及其他尚未調查區域。全日本共47個都道府縣中,共有40個地方政府具有公開土壤液化潛勢資料。
  美國的土壤液化潛勢圖,係由美國地質調查所與加州地質調查所合作,針對加州舊金山灣區等3個地區,考量該地活動斷層狀況後的設計地震強度,進行分析評估。原圖比例尺不一,約為兩萬五千分之一或更小。土壤液化潛勢的分級,則是依據可能液化的機率或面積做分級,大致區分為5級。土壤液化潛勢圖資均已公開在網頁上,可供下載或GIS查詢。
 
使用限制  
  土壤液化潛勢圖雖套疊於比例尺為兩萬五千分之一經建版地形圖,然而潛勢圖的精度係由單位面積鑽探孔的數量決定,而不是圖面的比例尺大小。受限於地下資料無法於地表直接取得,必須以點狀調查加以連線,進而比對成面,以模擬地下之土層分布情況,加上地下地質常因外界干擾而有不連續或變異的情形發生,更加深了對於地下地質架構掌握之難度與不確定性。土壤液化潛勢圖係為區域性、大範圍的地下地質成果彙整,僅提供國土區域計畫,土地利用及防災規劃之參考,以瞭解區域土壤液化潛勢區的分布。
  因調查及使用上之精度之限制,本圖層不適合大比例尺的放大套疊使用,對於特定目的之開發審議或工程規劃設計上應用,應依相關法規選擇適當之比例尺及精度,從事進一步的工程環境地質調查工作,以符合工程精度之工址地質調查需求。
  由於土壤液化潛勢評估之結果與使用資料之精度及密度有關,也會因當時資料的條件限制及分析方法之不同而有所差異。目前因受限於地質鑽井數量的不足,分布不均,有待未來加強改善。此外,每年雖有為數以萬孔計之建築地基鑽探,但品質管制尚待加強,且目前無鑽探技術士檢定,也無鑽探工會組織,許多鑽探工作可能不確實或流於形式,也使資料無法有效累積與應用。