離岸風場地震引致之液化潛能評估

我國先導型離岸風場規劃設置區位位於彰化、苗栗外海區域，離岸距離約8~15公里，水深介於20~40公尺。現地海床主要由沉泥質細砂(SM)、沉泥質黏土(CL)與黏土質沉泥(ML)所組成，海床面下20公尺內土壤以疏鬆至中等緊密(SPT-N < 20)砂土層為主。而台灣位於環太平洋地震帶上，每年發生有感地震超過上百次，為地震作用頻繁之區域。我國離岸風場軟弱之海床土壤面對強震作用時，極可能發生土壤液化現象，造成基礎周遭土壤強度與勁度降低，影響風機基礎穩定性。因此，我國離岸風電基礎設計時，需進行現地土壤液化潛能評估，並將土壤液化納入後續支撐結構設計考量，以確保離岸風機於使用年限期間之安全性。

目前國內工程實務常用於評估土壤液化之方法為簡易經驗分析法，包括美國國家地震工程研究中心評估法(NCEER法)、新日本道路橋簡易經驗法(NJRA法)以及我國耐震規範建議評估法。其評估概念皆為比較現地土壤之抗液化強度比(τ/σv’)R與設計地震發生時對土壤造成之反覆剪應力比(τ/σv’)L，抗液化強度比與反覆剪應力比之比值定義為抗液化安全係數FL，當反覆剪應力比大於土壤之抗液化強度比時(即FL小於1.0)，即可判定該處土壤有發生液化之虞。對於現地土壤液化發生之嚴重程度，Iwasaki et al.(1982)提出液化潛能指數PL以進行評估：

本研究室收集各離岸風場之鑽探資料，並利用前述之液化潛能評估方法針對彰濱風場進行土壤液化潛能評估，評估結果顯示我國彰濱先導型離岸風場海床表層20公尺內之土壤於設計地震作用時，土壤液化發生之潛能極高。圖1為彰濱先導型離岸風場鑽孔之抗液化安全係數FL隨深度變化。圖2為以我國耐震規範建議分析所得之液化潛能。

(a) NCEER法；(b) NJRA法；(c) 我國耐震規範建議評估法

圖1 彰濱離岸風場參考鑽孔之抗液化安全係數隨深度變化

圖2 我國離岸風場液化潛勢圖-我國耐震規範建議評估法