地震是地殼釋放能量的自然現象，卻經常造成不容忽視的災害，其中也包含土壤液化，在台灣直到1999年921地震引發各地產生嚴重的土壤液化現象以來到2016年美濃地震又在台南引發值得關注的土壤液化災害，才促使中央政府相關機關及一般大眾開始正視液化引起之風險，而各地行政機關也在中央政府的經費支持下進行製作並公佈土壤液化圖資以做為防災減災之依據。
傳統液化評估方法是使用地層鑽探或圓錐貫入儀所取得的結果進行分析評估，而上述兩種方法皆須使用重大設備、較多經費、人力與時間方能取得地層資料以供液化分析。本研究為克服這些缺點，提出一種簡單且快速的地層液化分析方法。所使用的地層調查設備為微振動儀(Microtremor)。
本研究的調查區為台南及北高雄都會區，針對研究區域中已有的鑽探資料配合微振儀的量測結果，進行液化分析法的建立。首先由微振儀量測的結果可以測定各點位的地層振動卓越頻率以及地層放大係數(H/V)，經由內插法可將點位的結果均布於研究區內，是以可以取得台南及北高雄都會區的卓越頻率分佈圖進而探討研究區內各地質地形分區的卓越頻率特性與沖積層厚度、標準貫入試驗值N之間的關係，並探討地層的卓越頻率與地震受損建築物的固有頻率之相關性。
其次，本研究亦探討微振儀所量到的地層放大係數(H/V)值與地層軟硬程度(以SPT-N值為代表)的關係，並由地層共振時得的理論變位曲線(1/4之正弦曲線)與微振儀所量測到實際地層的變位曲線之關係已建立地震時地層的安全係數模式。依此模式將地層中安全係數小於1的部分加以累積求得不安全累積比(Σ(F<1))，再聯合傳統液化分析法(NCEER法)求出地層之液化潛能指數(LPI)，建立本研究之液化分析法。
本研究將研究區中118孔的Σ(F<1)與LPI值進行回歸求得關係式為LPI=2.4×Σ(F<1)，依此關係式，本研究使用微振儀所建立的液化評估法將可求得各測點的Σ(F<1)，同時根據Iwasaki的LPI的關聯性，便可定義液化潛勢之分界，低液化潛勢時Σ(F<1)值小於2；高液化潛勢時Σ(F<1)值則大於6。

關鍵字： 微振儀、建築物固有頻率、土層分布、土壤液化、液化潛能指數

Earthquake is a natural phenomenon of the earth's crust to release energy, and often cause disasters that can not be ignored, such as the soil liquefaction. In Taiwan, the 921 earthquake in 1999, severe soil liquefaction occurred in various places. However, until the Meinong earthquake in Tainan, the government central agencies and the populace began to face up to the risks caused by liquefaction, and local administrative agencies also published soil liquefaction maps as a basis for disaster prevention.
Traditional liquefaction evaluation methods use the SPT test or CPT test for analysis and evaluation. However, both of the above methods require the large equipment, lots of funds, manpower and time to obtain formation data for liquefaction analysis. In order to overcome these shortcomings, this research proposes a simple and fast method for analysis of formation liquefaction. The stratum survey equipment used is the microtremor.
The survey area of this study is the vicinity area of Tainan and Northern Kaohsiung. First of all, the results of the microtremor can determine the predominant frequency and amplification factor (H/V) at each point. therefore, this study will explore the relationship between the predominant frequency and the thickness of the alluvial layer, the standard penetration test value (N), and discuss the predominant frequency and the natural frequency of the earthquake-damaged buildings.
Secondly, this study also explores the relationship between H/V and the SPT-N value, and establishes the safety factor model (Σ(F<1)) during the earthquake. According to this model, this study uses 1 as the boundary between liquefaction and non-liquefaction.
Finally, in this study, the Σ(F<1) value and the LPI value were regressed to find the relationship LPI=2.4×Σ(F<1). According to this relationship, when the liquefaction potential is low, the value of Σ(F<1) is less than 2. When the liquefaction potential is high, the value of Σ(F<1) is greater than 6.

Key words: Microtremor; Natural Frequency; Soil Liquefaction; Liquefaction Potential Index

[1]三木拓人、清野純史、奥村与志弘、土肥裕史、呉建宏、李徳河（2017），2016 年台湾高雄美濃地震と台南市の地盤振動特性，地域安全学会論文集，第31期，第319-327頁。
[2]中興工程顧問股份有限公司（2017, 2018），「高雄市土壤液化潛勢分析第一期計畫」，高雄市政府工務局，高雄，台灣。
[3]內政部營建署（2011），建築物耐震設計規範及解說，第二章靜力分析方法，2.6節。
[4]水文地質資料庫整合查詢平台（2021），內政部國土測繪中心，「https://hydrogis.moeacgs.gov.tw/map/zh-tw」
[5]台灣世曦工程顧問股份有限公司（2017, 2018），「台南市中級土壤液化潛勢地圖第一期建置暨地質改善委託技術服務」，台南市政府工務局，台南，台灣。
[6]全國強震測站場址工程地質資料庫（2021），「http://egdt.ncree.org.tw/news.htm」
[7]吳東錦（1990），台南台地台南層之碳十四定年研究及其在新構造運動上之意義，國立台灣大學地質研究所，碩士論文，台北，台灣。
[8]吳俊磊（2012），304桃源地震台南新化土壤液化案例探討，私立淡江大學土木工程研究所，碩士論文，台北，台灣。
[9]李振毓（2020），以微震儀H/V頻譜圖波形進行地層力學特性判釋之研究，國立成功大學土木工程研究所，碩士論文，台南，台灣。
[10]李德河、許琦（1988），台南都會區地質概況，地工技術雜誌，第22期，第40-55頁。
[11]李德河、鍾廣吉、古志生、黃健政、劉憲德、林文哲、曾俊傑、廖志中、胡賢能、莊長賢、林炳森、蔡百祥、張振成（2005），都會區地下地質與工程環境調查研究第二期－新竹、苗栗與台南都會區地下地質與與工程環境調查研究(台南都會區)，經濟部中央地質調查所委託研究計畫報告，台北縣，台灣。
[12]林呈、孫洪福（2000），見證921集集大地震：震害成因與因應對策。
[13]林朝棨（1961），臺灣西南部之貝塚與其地史學意義，國立臺灣大學考古人類學刊，第15-16期，第49-94頁。
[14]林朝棨（1963），台灣之第四紀(上)(下)，臺灣文獻，第14 卷，第1、2期，第1-92頁。
[15]林朝棨（1971），「台南地方的第四紀地質」，經濟部聯合礦業研究所，新竹，台灣。
[16]美濃地震災情彙整與實地調查報告(2016)，國家地震工程研究中心。
[17]美濃地震報告(2016)，中央氣象局。
[18]涂嘉勝（2003），利用微地動量測探討台灣中部地區之場址效應，國立中央大學地球物理所，碩士論文，桃園，台灣。
[19]張瑞津、石再添、陳翰霖（1996），台灣西南部台灣海岸平原地形變遷之研究，師大地理研究報告，第26期，第19-56頁。
[20]清野純史、奥村与志弘、土肥裕史、八木宏晃、呉建宏、李徳河、黄博寅、何慶齢（2017），2016年高雄美濃地震被害調査台南市における微動観測。
[21]陳于高、劉聰桂、蔡佩珊、汪中和（1994），台南地區台南層年代及其相關問題之檢討，經濟部中央地質調查所特刊，第八號，第171-180頁。
[22]陳志壕（2003），高雄北部海岸平原區末次冰期沉積環境分析－探討褶皺-逆衝斷層帶前緣之滑移速率，國立台灣大學理學院地質科學系，碩士論文，台北，台灣。
[23]陳佳彰（2005），利用微地動探討桃竹苗地區之場址效應，國立中央大學地球 物理研究所，碩士論文，桃園，台灣。
[24]陳冠宇（2019），地表微振動與土壤液化潛勢關係之研究：以台南都會區為例，國立成功大學土木工程研究所，碩士論文，台南，台灣。
[25]陳銘鴻、陳景文、李維峰、王志榮、辜炳寰（2002），「簡易液化評估法之修正與微分區應用」，土壤液化問題之回顧與展望，第31-62頁。
[26]黃有志（2003），蘭陽平原場址效應及淺層S 波速度構造，國立中央大學地球物理所，碩士論文，桃園，台灣。
[27]黃雋彥（2009），利用微地動量測探討台灣地區之場址效應，國立中央大學地球物理所，碩士論文，桃園，台灣。
[28]溫國樑、簡文郁、張毓文、陳國昌、江準熙（2005），嘉南地區之場址效應分析，台灣地區強地動場址效應之研究，第127- 176頁。
[29]盧志杰、許尚逸、黃郁惟、黃俊鴻（2016），「美濃地震液化災損調查及簡易評估」，中華民國第十三屆結構工程研討會暨第三屆地震工程研討會，第9-12頁，桃園，台灣。
[30]賴瑞應、曾一平、林炳森、陳景文、張德文、楊長義、張睦雄、葛德治、吳志強、聶國昀（2006），台灣西南沿海地區軟弱地質交通結構物設計處理對策研究，交通部運輸研究院，第4-23頁。
[31]Alcock, E. D.（1974）. Comments on “Comparison of earthquake and microtremor ground motions in El Centro, California” by F. E. Udwadia and M. D. Trifunac. Bulletin of the Seismological Society of America, 64(2), 495.
[32]Asten, M. W. & Henstridge, J. D.（1984）. Arrays estimators and the use of microseisms for reconnaissance of sedimentary basins. Geophysics, 49(11), 1828–1837.
[33]Borcherdt, R. D.（1970）. Effects of local geology on ground motion near San Francisco Bay. Bulletin of the Seismological Society of America, 60(1), 29-61.
[34]Fukuwa, N. & Tobita, J.（2000）. Examination of estimated surface layer profiles based on soil data and microtremor records using observed seismic ground motions. 12th World Conference on Earthquake Engineering, Paper No.1343, Auckland, New Zeland.
[35]Huang, H. C., & Teng, T. L.（1999）. An evaluation on H/V ratio vs. spectral ratio for site-response estimation using the 1994 Northridge earthquake sequences. pure and applied geophysics, 156(4), 631-649.
[36]Idriss, I.（1999）. An update to the Seed-Idriss simplified procedure for evaluating liquefaction potential. Proc., TRB Worshop on New Approaches to Liquefaction, Pubbl. n. FHWA-RD-99-165, Federal Highway Administation.
[37]Idriss, I. M., & Boulanger, R. W.（2006）. Semi-empirical procedures for evaluating liquefaction potential during earthquakes. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 26(2), 115-130.
[38]Idriss, I., & Boulanger, R.（2008）. Soil liquefaction during earthquakes. MNO, 12.
[39]Idriss, I., & Boulanger, R. W.（2010）. SPT-based liquefaction triggering procedures. Rep. UCD/CGM-10, 2, 4-13.
[40]Ishihara, K.（1985）. Stability of natural deposits during earthquakes. Paper presented at the Proceedings of the 11th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering.
[41]Iwasaki, T., Arakawa, T., & Tokida, K.–I.（1984）. Simplified procedures for assessing soil liquefaction during earthquakes. International Journal of Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 3(1), 49–58.
[42]Kagami, H., Okada, S., Shiono, K., Oner, M., Dravinski, M. & Mal, A. K. （1982,1986）. Observation of 1- to 5-second microtremors and their application to earthquake engineering. Part III. A two-dimensional study of site effects in the San Fernando Valley. Bulletin of the Seismological Society of America, 76(6), 1801–1812.
[43]Kanai, K. & Tanaka, T.（1962）. On the predominant period of earthquake motions. Bulletin of the Earthquake Research Institute, 40, 855-860.
[44]Kanai, K., TANAKA, T., OSADA, K.（1954）. Measurement of the Microtremor. 1. Bull. Earthq. Res. Inst, 32, 199-209.
[45]Katz, L. J.（1976）. Microtremor analysis of local geological conditions. Bulletin of the Seismological Society of America, 66(1), 45–60.
[46]Kavazanjian, E. et al.（2016）. State of the Art and Practice in the Assessment of Earthquake-Induced Soil Liquefaction and Its Consequences.
[47]Kiyono, J. et al.（2011）. Estimation of subsurface structure based on microtremor observations at Padang, Indonesia. ASEAN Engineering Journal, Part C, 1(3), 66–81.
[48]Kyaw, Z. L., Pramumijoyo, S. P. S., Husein, S. H. S., Fathani, T. F., Kiyono, J. & Putra, R. R.（2014）. Estimation of Subsurface Soil Layers using H/V Spectrum of Densely Measured Microtremor Observations (Case Study: Yogyakarta City, Central JavaIndonesia). International Journal, Sustainable Future for Human Security, 2(1), 13–20.
[49]Kyaw, Z. L., Pramumijoyo, S., Husein, S., Fathani, T. F., & Kiyono, J.（2014）. Investigation to the local site effects during earthquake induced ground deformation using microtremor observation in Yogyakarta, Central Java-Indonesia. In Landslide Science for a Safer Geoenvironment (pp. 241-249). Springer, Cham.
[50]Lee, C. –T. & Tsai , B. –R.（2008）. Mapping Vs30 in Taiwan. Terrestrial Atmospheric and Oceanic Sciences, 19(6), 671–682.
[51]Lermo, J., & Chávez-García, F. J.（1993）. Site effect evaluation using spectral ratios with only one station. Bulletin of the seismological society of America, 83(5), 1574-1594.
[52]Lermo, J., & Chávez-García, F. J.（1994）. Are microtremors useful in site response evaluation?. Bulletin of the seismological society of America, 84(5), 1350-1364.
[53]Mogami, T., & Kubo, K.（1953）. The behavior of sand during vibration. Proc. 3rd ICSMFE, 1, 152-155.
[54]Mokhberi, M., Davoodi, M., Haghshenas, E. & Jafari, M. K.（2013）. Experimental evaluation of the H/V spectral ratio capabilities in estimating the subsurface layer characteristics. Iranian Journal of Science and Technology, 37(C), 457–468.
[55]Mucciarelli, M., Gallipoli, M. R., Giacomo, D. D., Nota, F. D. & Nino, E. （2005）. The influence of wind on measurements of seismic noise. Geophysical Journal International, 161(2), 303–308.
[56]Nakamura,Y.（1996）. Real-time information systems for seismic hazards mitigation UrEDAS, HERAS and PIC. QUARTERLY REPORT-RTRI, 37(3), 112-127.
[57]Nakamura,Y.（1989）, A Method for Dynamic Characteristics Estimation of Surface Layers using Microtremor on the Surface, Quarterly Report of RTRI Vol. 30 No.1, page 18–27
[58]Ohta, Y., Kagami, H., Goto, N. & Kudo, K.（1978）. Observation of 1- to 5-second microtremors and their application to earthquake engineering. Part I: Comparison with long-period accelerations at the Tokachi-oki earthquake of 1968. Bulletin of the Seismological Society of America, 68(3), 767–779.
[59]Omori, F.（1908）. Imperial Earthquake Investigation Committee. Bulletin of the Imperial Earthquake Investigation Committee, 2(1), 51–57.
[60]Schnabel, P. B., Lysmer, J., & Seed, H. B.（1972）. SHAKE - A computer program for earthquake analysis of horizontally layered sites, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley.
[61]Seed, H. B. & Idriss, I.（1971）. Simplified Procedure for Evaluating Soil Liquefaction Potential. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 97(9), 105 – 134.
[62]Seed, H. B., Tokimatsu, K., Harder, L., & Chung, R. M.（1985）. Influence of SPT procedures in soil liquefaction resistance evaluations. Journal of Geotechnical Engineering, 111(12), 1425-1445.
[63]Seed, H. B., Ugas, C. & Lysmer, J.（1976）. Site-dependent spectra for earthquake-resistant design. Bulletin of the Seismological Society of America, 66(1), 221–243.
[64]Terzaghi, K. & Peck, R.（1967）. Soil Mechanics in Engineering Practice. Wiley International Edition, New York, United States.
[65]Tokeshi, J.K., Sugimura, Y. & Sasaki, T.（1996）. Assessment of Natural Frequency from Microtremor Measurement using Phase Spectrum, 11th World Conference on Earthquake Engineering, Paper No.309, Acapulco, Mexico.
[66]Udwadia, F. E. & Trifunac, M. D.（1973）. Time and amplitude dependent response of structures. The Journal of the International Association for Earthquake Engineering, 2(4), 359–378.
[67]Wang, W. S.（1980）. Some Findings in Soil Liquefaction (Vol. 2).
[68]Youd, T. L. & Idriss, I.（2001）. Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from The 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 18(5), 817–833.
[69]Youd, T. L.（1984）. Recurrence of liquefaction at the same site.