彰化近海離岸風場工程地質模型及土壤液化潛勢分析

臺灣位於環太平洋地震帶，地震活動頻繁，近年來多起地震事件造成土壤液化，對建築安全造成重大威脅。我國離岸風場開發至今，各風場於水下基礎設計時，對各風場點未依照鑽探資料分析土壤液化潛勢，但相關分析成果多為單點之液化土層深度與厚度資訊難以了解全風場之土壤液化風險，限制其在離岸風場開發應用。 本研究以彰化近海中能離岸風場為案例，運用圓錐貫入試驗(CPT)地工調查參數，包含錐尖阻抗(qc)、袖套摩擦(fs)及孔隙水壓(u2)，採用普通克利金法推估鑽探點位以外區域的地工參數，進行土壤行為分類以與土壤液化潛勢分析，建立具有可視化三維工程地質模型。模型建構分別將地工參數以指數、高斯、球面三種半變異元模型進行套配，經交叉驗證後選擇指數模型作為最佳推估模型。模型垂直尺度設定為研究區內鑽探孔最高海床高程至鑽孔最淺深度高程，水平向尺度以長寬各100公尺劃分出風場網格範圍，並針對網格中心點位置進行普通克利金推估地工參數，接著依照海床高程修正模型參數起始面以提升與實際地形的吻合度。 地震條件部分，根據中能風場設計報告中 14 組針對鑽探位置進行地盤反應分析所得之地表加速度(PGA)包絡線平均值，利用反距離加權法(IDW)內插至模型網格，IDW 估算地震加速度可能忽略地震波傳遞與場址效應的相關性，且以地表加速度作為輸入條件易受土層與分層條件差異影響，故僅能作為近似參考。隨後依 Robertson（2009）簡易經驗法進行土壤行為分類與液化潛勢評估。 分析結果顯示，模型交叉比對中fs 參數推估誤差最低，變異量估計準確；qc 對資料變異解釋度較佳，但共變異數估計偏差；u₂ 對未知點不確定性評估不足。液化潛勢主要分布於海床下 10 公尺以內，且東南近岸區域液化層較厚，以 SBT5 與 SBT6 類型為主，非液化區則多屬 SBT3 與 SBT4。 本研究成果可作為離岸風場可行性評估與基礎設計之重要參考，並為後續整合更多地質參數、改良地震輸入估算方法，以及深層液化潛勢分析提供基礎，對提升離岸風場開發安全性及設計可靠性具有實務價值。