文與圖／陳慧慈

過去的研究和地震災害調查都指出，一棟建築物的受震反應受到場址效應的影響最大。在討論場址效應時，通常會將重點放在已經介紹過的土層特性場址周期，以及這一次的主題──土層放大效應（也有人稱為土壤放大效應）。是的！「放大效應」這四個字，大家應該不會陌生才對，因為地震發生後，專家在說明原因時大都會提到。

現在請準備兩個碗，並在每一個碗放入等量的麵粉或五穀粉之類的粉狀物。先將其中一碗倒入少量的水，攪拌成如圖一左邊的樣子（相當於硬土層）；然後在另一碗加入比先前多一點的水量，攪拌成如圖一右邊的樣子（相當於軟土層）。

接著用兩手各扶著一個碗，並在桌面上左右移動，會觀察到什麼現象呢？代表軟土層的那一碗晃動程度一定比硬土層的大很多，表示軟弱土層表面的地震動比底部的地震動大，這就是土層放大效應，而其比值稱為土層放大率，如圖二（土層放大率因計算過程繁複，故以下計算過程省略，僅作說明）。

實驗看到的是現象，並沒有具體的數值。現在透過一維土層受震反應分析法的土層放大率計算，讓大家對於影響土層放大率的因素有更進一步的了解。圖三為硬土層（特性場址周期T=0.16秒），而圖四為軟土層（特性場址周期T=0.5秒）。當兩個土層的底部都受到主要周期為一秒的地震波時，硬土層的放大率為1.03，而軟土層的放大率為1.41，得到的答案和實驗中觀察到的現象一樣。

不過如果地震波的主要周期為0.2秒時，硬土層的放大率為3.93，而軟土層的放大率為1.26。哇！怎麼會這樣？硬土層的放大率竟然是軟土層的三倍左右，這和實驗完全不一樣啊！不過相信眼尖的你，已經看出這是因為這一次地震的主要周期為0.2秒，非常接近硬土層的特性場址周期0.16秒（可以看成近似共振）。

一般而言，雖然軟弱土層的放大效應的確會比硬土層的大，但是經由前面的說明，大家也應該了解到，在某些特殊的狀況下會出現相反的狀況，其關鍵因素就是地震波的主要周期。這再一次說明了，在探討土層放大效應時，除土層的性質外，也必須掌握好到達場址底部的地震波特性。不過這也是最困難的部分，因為每一次的地震波都不同。