什麼是「土壤液化」?它真的很可怕嗎? | 土壤液化原因
土壤液化不是指土為水,而是你我腳下土地平衡的破壞在美濃地震後,台南部分地區出現大量「土壤液化」災情。這四個字個別都看得懂但合在一起卻又有點陌生;也或許這個災害在過往的天然災害中並不算常見,即使能輕易的就能從google或一些研究機構的說明文件查到相關資訊的介紹(譬如國震中心的網頁:安全耐震的家[1]),仍有些民眾或是民意代表對此一知半解。從有民意代表誤會成液化災區的土壤特別軟、一戳就凹之類的誤解,就可知道不懂的人或許真的還很多。雖然這樣的舉動會讓多數地質人的理智線斷裂,但我們還是要把事情說清楚講明白...
土壤液化不是指土為水,而是你我腳下土地平衡的破壞在美濃地震後,台南部分地區出現大量「土壤液化」災情。這四個字個別都看得懂但合在一起卻又有點陌生;也或許這個災害在過往的天然災害中並不算常見,即使能輕易的就能從 google或一些研究機構的說明文件查到相關資訊的介紹(譬如國震中心的網頁:安全耐震的家[1]),仍有些民眾或是民意代表對此一知半解。
從有民意代表誤會成液化災區的土壤特別軟、一戳就凹之類的誤解,就可知道不懂的人或許真的還很多。雖然這樣的舉動會讓多數地質人的理智線斷裂,但我們還是要把事情說清楚講明白,看清楚問題的所在,才是探討土壤液化更重要的事吧?
液化一點也不簡單。感謝pansci作者廖英凱賜圖。什麼是土壤液化?讓我們從頭開始說明字面上的意思雖然很直觀,但實際上土壤液化並不是土變軟或是土變水的土盾或水盾忍術。在過程中土量、水量都沒有變化,本身微觀的性質也沒有什麼變化,變化的是排列方式和受力程度。土壤的排列其實十分鬆散,無論巨觀上看起來有多扎實,都有可能裡面藏著很多「孔隙」,講到孔隙就必需借用一下國震中心的圖片了:
孔隙率的計算方式示意,圖中灰色的地方是土壤,藍色的地方就是孔隙。圖來源:安全耐震的家。大多數的情況下,土壤不會堆的很好,那些孔隙也是不規則的樣貌,但基本上砂土的顆粒和顆粒之間是有互相接觸的。有接觸就有力和反作用力的作用(工程術語叫有效應力,但為簡化說法請容許我改變一下形容方式)。一般來說這些力達到平衡時,大家會乖乖排好不會亂動,也不會有沉陷的問題發生。
但水開始進來後(多半是地下水),又是不同的情況了(跟惡魔果實能力者一樣泡在裡面會變弱),因為水會多了一個類似浮力效果的作用(孔隙水壓),感覺就像較上層的顆粒被抬起來了,對下方顆粒的作用力減少,反作用力自然也較少,強度會下降。
但是平常我們看到的情況,即使有地下水,底下還是維持著平衡的狀態,當然在建築時也常需要把水排掉,讓地質較穩固也是有的現象。但地震來時(尤其是大地震),震波的搖晃會破壞平衡,然後孔隙水壓本來就大的地方,會有以下兩種作用:
重新堆疊,排出水分,大概的情況就像下面這張圖一樣:
地震後重新排列後的土壤,排出了多餘水分。圖來源:安全耐震的家...