土壤液化
土壤液化（英語：Soil liquefaction）是地震工程的一個術語，指土壤因地震的壓密作用，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的壓力時就會破裂[1]。
土壤液化主要出現在分布深度較淺，充滿水的砂質土壤或粘土，且其底部排水較差。通常在外力反覆震盪下（如地震），鬆散的土壤因受到壓縮，內部空隙減小，而擠壓孔隙水，導致空隙內水壓升高，砂粒間的結合力減少或消失。當水壓升高至超過土壤內承受的外部壓力時，加上水分不能從地底排出，就會產生土壤液化。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]。
最容易發生的液化的土壤是年代比較輕（如近一萬年的冰河時期）的細沙，或顆粒大小相當且排列整齊的泥土中，地層只有數尺厚，富含水分。這樣的地形通常可見於河岸、海岸、舊河道填土造屋、海埔新生地[2]或因風力而堆積而成的沙丘中。土壤液化的例子有流沙、流粘土、濁流和地震液化等。
定義
[編輯]當土壤受到剪切應力時，其相互之間的有效應力趨於零，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
[編輯]地震液化是城市地震危害的主要來源。震盪致使孔隙水的壓力增加，土壤的剪力強度降低，從而使沙粒的表面張力減小。如果地表剛好有一層較薄的地面，水壓會有可能帶著沙土噴出地面，這就是所謂的「噴沙」[2]。
流沙
[編輯]流沙的成因是充滿水分的鬆軟泥沙，並受到外力的刺激。當水分被沙堆包圍不能泄去時，水和沙就形成了不能承受重量的液態土質。流沙可因靜態水、上湧水（如地下水）或地震等因素形成。在有上湧水的情況下，水的衝力抵消了重力，致使泥沙顆粒懸浮。在發生地震的情況下，震動會加大地表水的水壓，導致了砂石的液化及泥沙的堆積。這兩種情況，液化的地表失去了承重能力，導致地表坍塌或者地面建築物傾斜。
包含水分的沙土外表看可能乾爽結實，但如果壓力改變或受到突然震盪，泥沙顆粒之間的水向沙層上方滲透，逼迫沙粒分開，沙堆擴大。這時沙粒之間會形成一層水墊，形成流沙。陷入流沙的物體會下沉，直至於與流沙比重相當的深度，並因浮力懸浮於該深度。
發生案例
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日本
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- 1964年6月16日 新潟地震
- 信濃川河畔以及新潟機場等地發生。
- 1995年1月17日 兵庫縣南部地震（阪神大地震）
- 神戸市的港灣人工島・六甲人工島等地大量液化現象。
- 2004年10月23日 新潟縣中越地震
- 小千谷市和長岡市、與板町、柏崎市等地建於水田和湖泊上方的樓房地基發生土地液化。
- 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市町村發生土地液化現象[3][4]。
2016年4月16日 熊本地震
2018年9月6日 北海道膽振東部地震
- 札幌市清田區里塚，北廣島市大曲並木地區等發生土地液化。此外，札幌市東區東15丁目屯田通的部分路段（札幌市營地下鐵東豐線榮町-環狀通東段及北側的道路）約4km區間地鐵上方道路發生陷落、液化等現象[6]。
美洲
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紐西蘭
[編輯]- 2011年 坎特伯雷地震
- 基督城內發生。
台灣
[編輯]2016年高雄美濃地震，土壤液化造成台南市安南區溪頂里部分民宅傾倒。 以內政部土壤液化公布圖，六都當中的密集都會區，以台中市最沒有土壤液化風險。
參考資料
[編輯]- ^ 報告立委！土壤液化不是一指插下去. [2016-02-15]. （原始內容存檔於2016-02-24）.
- ^ 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 (PDF). [2016-02-16]. （原始內容存檔 (PDF)於2016-02-21）.
- ^ 國土交通省 関東地方整備局 企畫部 広域計畫課. 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. 國土交通省 関東地方整備局. [2012-02-05]. （原始內容存檔於2011-12-27）.
- ^ 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]. （原始內容存檔於2021-05-15）.
- ^ 平成 28 年熊本地震に関する報告書 (PDF). 東北大學 災害科學國際研究所. 2012年4月 [2020-02-23]. （原始內容 (PDF)存檔於2021-11-10） （日語）.
- ^ 札幌東15丁目屯田通 要の市道 復旧いつに. 北海道新聞. 2018年9月16日.
