Q1. 什麼是土壤液化?
土壤液化是因為「砂質土壤」結合「高地下水位」的狀況,遇到一定強度的地震搖晃,導致類似砂質顆粒浮在水中的現象,因而使砂質土壤失去承載建築物重量的力量,造成建築物下陷或傾斜。
土壤液化是指飽和疏鬆砂質土壤在地震反覆剪動作用下,孔隙水壓急速累積、有效應力趨近於零,土壤性質暫時轉變為類似液體的狀態,強度大幅下降,可能引發建物下陷、傾斜,以及噴砂、側潰(lateral spreading)等現象。
土壤顆粒就像球池裡的球,球與球之間存在彼此擠壓的力(有效應力),力量越大,土壤強度越強。當顆粒間孔隙充滿水時,強震使孔隙水壓快速升高,顆粒間擠壓力量完全消失,土壤即失去強度而液化;震後超額孔隙水壓消散、水被排出,顆粒重新排列,常形成比液化前更緊密的狀態,此即震後地表下陷的原因。
產生土壤液化的三個條件:(1)疏鬆的砂質土壤(2)高的地下水位(3)夠大的地震,三者缺一不可。

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Q2. 土壤液化通常會在什麼地點出現?
基於砂質土壤與地下水是構成土壤液化的其中兩項要件,故土壤液化較容易出現在河川下游的沖積平原及砂質海岸。
高地下水位且土壤以疏鬆細砂為主的地區,如港灣、近代河口三角洲、沿海平原、河床、舊河道、自然堤周圍、沖積扇的扇緣、人工填土區及抽砂回填的海埔新生地等,具有較高的液化潛勢。地質年代越年輕(全新世沖積層)、標準貫入試驗 N 值越低、細粒料含量低的乾淨砂層,液化敏感度越高。
臺灣沿海的平原地區、平原區的河道附近以及海埔新生地,都有可能發生土壤液化,例如西南平原沿海、蘭陽平原、屏東平原、臺北盆地等。以蘭陽平原為例,本中心第3版調查資料顯示其地下水位面下之土層以粉土質砂(SM)為主(約占一半),加上砂礫質土壤合計約七成,且過半面積地下水位深度不到2公尺,是典型的液化潛勢評估容易較高地質環境。
Q3. 公開並持續更新土壤液化潛勢圖的意義是什麼?
政府基於保障民眾「知」的權利與資料公開的精神,自105年起公開土壤液化潛勢圖,並隨地質調查資料的累積,持續更新,讓民眾與各級政府隨時取得最新、最準確的潛勢資訊,作為防災整備與土地利用的參考。
臺灣人口多集中於面積僅占約三分之一的沖積平原地區,平原土層鬆軟,相對容易發生土壤液化。105年0206美濃地震引發土壤液化造成部分房屋傾斜後,政府公開全臺土壤液化潛勢圖資以澄清民眾疑慮,並啟動安家固園計畫(內政部)提升抗災能力。
潛勢圖的準確度取決於調查資料密度,公開只是起點,持續更新才能讓圖資保持有效:105年3月首次公開(初級精度)、110年12月依安家固園計畫成果發布第2版並出版全臺圖集、115年9月發布第3版(北部地區,調查鑽孔增至約3.3倍),鑽探資料的採用也經過嚴格的篩選,所用地下水資料為長期觀測資料,品質亦有所提升。滾動更新亦為日本等先進國家之通例。
Q4. 土壤液化潛勢圖是怎麼做出來的?
透過蒐集大量地質鑽探資料與地下水位資料,依據建築法規相關規範之簡易經驗法,分析在發生設計地震(約5至6級,因地區而異)時可能發生土壤液化的輕重程度,以每100公尺網格評定高、中、低三級潛勢。
評估方法:採用建築物耐震設計規範第十一章建議之簡易經驗法(源自 Seed 與 Idriss 於1971年提出之簡化程序;國內實務採用日本道路橋示方書(1996)之計算式)。對每一鑽孔逐層計算「抗液化安全係數 FL」=土壤抗液化強度(CRR)÷地震引致之反覆剪應力比(CSR);FL 小於1代表該土層在設計地震下可能液化。土壤抗液化強度由標準貫入試驗 N 值、細粒料含量(FC)修正推估;黏土質土層(CL、CH 等)因具塑性不易液化,不納入計算。
潛勢分級:將各深度之 FL 依 Iwasaki 等人(1982)提出之液化潛能指數 PL 加權積分(深度20公尺內,越淺權重越大),並以 PL>15 為高潛勢、5<PL≤15 為中潛勢、PL≤5 為低潛勢,經空間內插與平滑處理成100公尺網格圖;對無鑽孔佐證之孤立異常網格,另依鄰域一致性原則人工檢核修正。
每個潛勢分級代表的意義:
- 低潛勢(綠):強烈地震發生時,地基可能無影響或輕微影響。
- 中潛勢(黃):強烈地震發生時,地基可能輕微影響至中度影響。
- 高潛勢(紅):強烈地震發生時,地基可能中度至嚴重影響。
- 其他無潛勢範圍:目前基於地質環境評估,尚未納入土壤液化潛勢分析之範圍。
註:設計地震係依建築法規選擇回歸期475年之最大震度地震,各地區地表加速度值因震源、路徑及地盤性質而異,一般約0.24g至0.4g;如臺北採0.24g(5級震度)、宜蘭採0.32g(6級震度)。
第3版圖資北北宜、桃竹竹範圍運用之分析鑽孔達11,731孔(第2版為3,571孔),並採用最新地下水位資料,是歷來資料基礎最完整的一版。
Q5. 地震來襲時,有液化潛勢的地區就一定會發生液化問題與災變嗎?
不一定。地震未達建築設計地震的強度,土壤液化未必發生;地震時地下水位高低也會影響液化機率;且建築若具抗液化設計(例如兩層以上地下室或基樁),液化災害的可能性非常低。
觸發土壤液化的條件包括:強烈的地震、高地下水位及厚層砂質土層,必須三項條件同時存在才會發生。潛勢圖評估的是「回歸期475年設計地震」情境,一般中小規模地震遠低於此強度;枯水期地下水位較低時,液化機率亦隨之降低。
而就算三項條件皆成立,房屋基礎也可以透過土壤液化防治手段預防災害;「有潛勢」與「會致災」之間,隔著地震強度、水文條件與工程設計三道關卡。
Q6. 土壤液化潛勢高的基地能蓋房子嗎?
可以。以目前的工程技術,已經可以處理土壤液化的問題。例如國道一號濱江街路段,早年也是可能發生土壤液化的區域,經過改善後液化問題已經解決。
高潛勢地區不是不能建築,而是必須經過完善的地質調查與分析,並透過地盤改良或適當的基礎設計確保結構安全,建築法規亦有完善審查機制強化設計品質。
常用防治對策分兩類:一是增加地層抵抗液化的能力,即地盤改良,如灌漿工法、振動夯實、擠壓砂樁、礫石樁等;二是選用適當基礎型式,如樁基礎穿過液化層、基礎底面加深至非液化層、基礎外緣以連續壁圍束等。相關技術均有成熟應用案例,亦有許多新興抗液化工法,均可因地制宜改善土壤液化的問題,如有需求建議洽詢專業技師尋求協助。
Q7. 在可能發生土壤液化現象的基地上,什麼樣的建物才安全?
建築物如果有兩、三層的地下室,或是基礎有打樁深入穩定地層,基本上都沒有土壤液化災害的疑慮。
您所擁有的建築物及其環境,有下列任一條件,通常都不需要太擔心土壤液化問題:
- 建築物處在低度土壤液化潛勢區,遭遇強烈地震時所受影響很小、甚至沒有影響。
- 建築物依政府於88年12月29日公告修正之「建築物耐震設計規範」以後之版本設計建造——設計時已進行液化潛能評估並納入耐震設計(現行規範為113年3月修正發布版本,第十一章訂有土壤液化評估與設計專章)。
- 地下室三層(含)以上之建築物:下方可能液化的地層於施作地下室時已大部分挖除,且採用筏式基礎或樁基礎。
- 建築物採樁基礎且樁穿過液化地層,液化時仍可支撐建築物。
- 三層樓以下且採筏式或版式基礎:依921地震經驗,即使位於液化區,受損情況都不嚴重。
- 基礎深入座落於不會液化的地層(岩盤、卵礫石層、承載力足夠之黏土層或地下水位較低之地層)。
Q8. 對位於高液化潛勢地區的建物,要如何進行改良?
如果建物有兩、三層以上地下室或採基樁設計,基本上不需再做改良。其他形式的建物可採灌漿等地盤改良、小口徑基樁或基礎補強方式處理;適合個案的改良方式,應委託專業技師辦理。
位於潛勢區之建築物,如有土壤液化危害之虞,一般可採小型灌漿機具於室內或室外進行地盤改良(如低壓灌漿固化土層、降低孔隙水壓累積),或以小型機具在適當位置施作小口徑基樁穿過可能液化地層,以克服或減小液化對既有建築物的危害。
若受施工空間限制,可採基礎補強方式,如將基礎改為筏式基礎或版基礎,使建築物不致發生重大損壞,地震過後尚可進行修復。無論採何種方式,均應委託專業技師評估設計。
Q9. 假使我住在低度風險(綠色區域)的土壤液化潛勢區,我該怎麼辦?
建築物如處在低度土壤液化潛勢區,遭遇強烈地震地表產生劇烈震動時,所受影響很小、甚至沒有影響,所以請您不用過於顧慮土壤液化風險!
低潛勢代表在回歸期475年之設計地震下,液化潛能指數 PL 小於等於5,地基可能無影響或僅輕微影響;惟建築安全仍涉及耐震設計等其他因素,平時防災整備(如家具固定、逃生規劃)仍應維持。
Q10. 假使我住在中度風險(黃色)或高度風險(紅色)的土壤液化潛勢區,我該怎麼辦?
請勿過度擔心。可先利用本網站中提供的簡易自主檢查表初步檢核,只要建築物符合表列任一種狀況(見 Q7),通常不需要太擔心;如無法確認,可向地方政府申請建物原始設計資料,委託專業技師進行專業診斷。
建築物雖位在高潛勢區,只要不發生大規模地震,對建築物不會有影響。如您無法自行確認,可向當地直轄市、縣(市)政府申請建築物結構設計圖及地質調查報告,再尋求專業技師專業諮詢診斷;必要時依Q8之方式辦理改良。
Q11. 其他國家也有公開類似的土壤液化潛勢圖嗎?
有。日本(國土交通省、地方政府)、美國(地質調查所與加州政府)均已長期公開土壤液化潛勢圖,比例尺約兩萬五千分之一或更小,相關圖資均已在網路公開;兩國並均以實際震災經驗持續精進圖資與配套制度。
【日本經驗】日本是液化研究與圖資公開的先行者。1964年新潟地震(規模7.5)造成川岸町公寓大樓整棟傾倒卻結構完好的著名案例,開啟現代土壤液化工程研究;我國潛勢評估採用的液化潛能指數(PL)法,即源自日本學者 Iwasaki 等人之後續研究,並為日本道路橋示方書所採用——臺日方法體系一脈相承。
1995年阪神大地震,神戶港島、六甲人工島等填海造地大規模液化,重創港灣機能;2011年東日本大震災,東京灣岸埋立地(如千葉縣浦安市新町、中町地區)發生大範圍液化,道路龜裂陷沒、自來水、瓦斯、下水道等維生管線受創,應急復舊逾一個月,促使日本全面檢討液化對策。國土交通省修訂宅地液化被害判定與對策指引,並推動以「街區為單位」之市街地液化對策支援制度(單棟改良效果有限,整體改善才治本——與我國安家固園計畫之社區性改善構想相同);2024年能登半島地震,石川、新潟沿海再度出現廣泛液化,日本並據以更新危險度圖資。
日本並行公開兩套液化圖資:其一為各都道府縣之「液狀化危險度分布圖」,以境況地震搭配液狀化可能性指數(PL 值)評估(250公尺網格),與我國之工程計算式作法同源;惟其分級方式由各縣自訂,常見以「可能性大/中/小」等三至四級表示,全國並不統一。其二為國土交通省之全國「地形區分液狀化發生傾向圖」,依微地形分類(250公尺網格)判釋相對發生傾向、分為五級,屬不需鑽孔之地形判釋式快速圖層,公開於防災地圖入口網並提供 API。兩套互補;我國第3版圖資採鑽孔實測之工程計算式且全國統一方法與分級,相當於日本兩套作法中較嚴謹之路線。日本並隨新調查與新震災經驗滾動更新圖資——與本中心之做法一致。
【美國經驗】1964年阿拉斯加地震與1989年 Loma Prieta 地震(舊金山 Marina 區因1906年震災瓦礫回填土液化受損)是美國液化制度化的兩個轉捩點。加州於1990年通過「地震危害圖資法」(Seismic Hazards Mapping Act),授權州地質調查所(CGS)劃設液化與地震引致山崩之「應調查區」(Zones of Required Investigation)並發布法定圖幅;位於應調查區內之供人居住開發案,於核發許可前必須由執業技師辦理基地地質調查並提出減災對策,才能開發。此一「圖資劃區→開發前強制調查」的制度設計,與我國建築技術規則之修正方向相同。
美國地質調查所(USGS)另於舊金山灣區等重點都會區發布液化敏感度圖,結合地質年代與地下水位深度評估;各州並將圖資整合於公開查詢系統。
綜言之,日、美經驗共同指向三件事:圖資要公開、要隨調查與震災經驗更新、要與建築管理制度銜接——本次第3版更新正是循此國際慣例辦理。
Q12. 我家附近有歷史土壤液化紀錄,該怎麼辦?
歷史液化紀錄為歷次地震後之現地觀察成果,為歷史資料已與現況不符。同時,其標示位置大多為概略位置而非精確測量位置,不宜逐點對照個別地址,亦不等同於該處建築物有安全疑慮。建議仍以本網站之土壤液化潛勢分級作為研判依據,並依 Q7 所列條件自行初步檢核;如無法確認,可向當地直轄市、縣(市)政府申請建築物原始設計資料,委託專業技師進行診斷。
【歷史液化紀錄的性質與限制】
- 資料來源與範圍:歷史液化紀錄係彙整歷次災害地震後之現地調查、文獻與圖像紀錄而成,最早可追溯至 1655 年臺南地震,可於中央氣象署地震測報中心網站之「土壤液化列表」查詢。
- 定位精度有限:早期紀錄多以古地名或範圍描述留存,例如「蘭陽平原地陷」、「臺南市以北多處地陷」,並無明確門牌;圖面標示多採該村里或鄉鎮之概略中心,與實際發生位置可能相差數百公尺至二公里,不宜作為個別地點之認定依據。
- 紀錄疏密不等於危險程度:液化現象須經目擊並留存紀錄方能入庫,人口稀少年代或發生於農田、河灘地者未必留有紀錄;其中 921 地震因災後調查完整,紀錄密度明顯高於其他地震。逕以紀錄多寡比較各地危險程度,將產生誤導。
- 曾經液化不等於必然再發生:土壤液化須疏鬆砂質土層、高地下水位,以及足夠強度與延時之地震動,三項條件同時具備方會發生;同一地點於不同規模地震下,可能液化,亦可能無明顯異狀。
【建議處理方式】
- 以潛勢分級作為研判依據:土壤液化潛勢圖係依地質鑽探資料與地下水位,就回歸期 475 年之設計地震進行全面性評估,較零星之歷史紀錄更適合作為研判基礎。請於本網站輸入地址,查詢所在位置之潛勢分級。
- 自行初步檢核:依 Q7 所列條件檢視建築物,符合任一項者通常不需過度擔心;所在位置屬低度潛勢區者另請參見 Q9,屬中、高度潛勢區者請參見 Q10。
- 循正式管道進行專業診斷:如無法自行確認,得向當地直轄市、縣(市)政府申請建築物結構設計圖及地質調查報告,再委託大地工程或結構專業技師診斷;經評估確有需要者,得依 Q8 之方式辦理地盤改良或基礎補強。
【歷史紀錄之用途】
本中心蒐集整理歷史液化紀錄,主要係作為評估方法之驗證素材,用以檢核潛勢評估結果與實際發生情形之一致性,並作為圖資精進之依據,並提供外界了解地質環境概況,而非用以標示特定地區之危險程度。本中心並自 110 年起於全國陸續設置土壤液化監測站,於地震發生時同步記錄地表震動、地層孔隙水壓及地表變形,其目的亦同。歷史紀錄與現地觀測並用,可使後續更新之圖資更貼近實際地層反應。
土壤液化潛勢查詢系統