土壤動態特性對離岸風場地盤反應分析之影響

自2011年政府實施新能源政策，經濟部能源局推動「千架海陸風力機」計 畫，台灣風力發電逐漸由陸域向海域發展。較早發展離岸風電的歐洲國家採用之國際規範已針對離岸風機基礎設計之穩定性考量制定相關設計規則。然而，台灣位處於環太平洋地震帶，地震活動頻繁，針對台灣特殊地理條件，除了考慮一般離岸風機受週期性風、波、流之作用，尚需考量地震力對離岸風機支撐結構之影響，以進行合理設計，確保風機支撐結構於運轉年限內之穩定性。

一般設計地震力評估流程包含場址附近地質條件調查、確認重要危害震源、地震危害度分析、地盤反應分析等，方可評估場址地震力由岩盤經覆土傳遞 至地表之場址效應。因此，確認工址控制震源所得之人造地震歷時，及取得岩盤面上方覆土土壤參數之方法將會直接影響地盤反應分析結果。

本研究以傳統地盤反應分析軟體DEEPSOIL與有限元素分析軟體PLAXIS 2D進行地盤反應分析，透過輸入相同地震加速度歷時、土壤材料參數與設定適 當邊界條件，將所得之地表加速度歷時與地表譜加速度(PSA)結果分別比對進行模形驗證，確保PLAXIS 2D地盤反應分析模型分析結果之合理性。

本研究以中能公司29號風場BH03鑽孔進行地盤反應之案例分析，透過BH03鑽孔進行工程土壤分類，並以鑽探報告資料，建置BH03鑽孔之工程土壤 剖面。由於既有海域土壤鑽探數量與試驗資料不足，土壤動態特性參數及土壤動態特性曲線僅能採用前人建議之推估式。比較案例分析所得之地表加速度 歷時可知，各學者建議之動態特性曲線應用於地盤反應分析時，皆導致地表加速度衰減；除了採用DNV (2002)建議之土壤動態特性曲線上限進行地盤反應分析時，造成高頻特徵頻率之構造物之受震加速度反應些微放大外，其他各學者建 議之動態特性曲線應用於地盤反應分析時，皆得到於特徵頻率小於1.0Hz時加速度反應呈現放大現象，而對高頻特徵頻率構造物之譜加速度則有縮小之趨勢。

由於傳統地盤反應分析軟體DEEPSOIL僅能分析水平土層之地表加速度反 應，對於離岸風場受海床淘刷之地震動反應，或海床中設有海管之狀況下之地震動反應，本文以PLAXIS 2D進行地盤反應分析，可得到海床淘刷時有較大之地震動反應，海床中設有海管狀況與無設置海管有較相近之結果。