文與圖／陳慧慈

由很多小顆粒的砂子（砂粒）堆積而成的砂土層，其內部有很多孔隙。砂土層能夠承載重量，主要是因為砂粒之間的力量傳遞（稱為有效應力）。如果所有的孔隙都充滿了水，此時的土層稱為飽和砂土層。

在大地震時，因為鬆的飽和砂土層受到強烈震動，會有變成緊密的傾向，進而造成孔隙水壓的增大；當孔隙水壓大於有效應力後，砂粒就會浮在水中，這時我們說土壤已經液化了。現在請發揮想像力，想想土壤液化有可能會造成哪些災害？

砂土層可以承載建築物，表示它的有效應力很大。當土壤發生液化時，孔隙水壓大於有效應力，在這麼大的壓力下，孔隙水和砂應該會一起噴出來吧？賓果！你答對了！圖一顯示的就是這一現象，噴砂孔看起來好像月亮的隕石坑，不過噴砂孔的大小會因地點和地震的大小而不同。此外，土壤液化後，因為孔隙水和砂粒的噴出，地表當然就會產生沉陷囉（圖二）；這麼一來，埋在土層中的水管等管線就有可能斷裂。

如果建築物座落在土壤液化區域，你認為會怎樣？想想，你將石塊分別放在沒有液化的砂土層上和水面上的情形，你一定會說：「房子在液化的瞬間會沉下去或傾斜（此現象稱為土壤喪失承載力）。」哇！你真厲害！圖三正是你說的情形。警衛亭沒有受到任何的傷害，只是傾斜而已。如果這是一般的住宅，你會發現地板已經變成溜滑梯了，家具不是倒下來，就是因為滑動而撞成一團，甚至有人可能會受傷。想到這裡，就覺得好可怕！對了，還記得先前做過的，土壤液化後會看到一層水積在表面的實驗嗎？圖三的大水坑就是那一個現象。

靠近圖四右下區域的堤防，因為沒有發生土壤液化，所以沒有受損，但是在照片中間的那一段堤防，因為土壤液化，其頂部不但呈波浪型，側面也有一些土流出來。

其實土壤液化造成的災害型式還有很多，無法用照片一一呈現。然而經過前面的說明，相信大家已了解到，土壤液化不但會有噴砂現象及地表沉陷，也會造成建築物的沉陷或傾斜等的災害，因此，土壤液化一直是地震工程的主要研究項目之一。