大地工程，順應與善用的藝術—土壤力學篇 (2/4)

採訪‧撰文 張國儀

臺灣這塊土地
之前在岩石力學篇的領域專訪中，林銘郎教授也曾提到，臺灣的地質非常年輕，而年輕地質的特色就是高山多、坡地破碎。不過林美聆說，除此之外，臺灣的平原地帶是溪流堆積出來的，堆積的年代也很短，所以土壤很軟弱，而且地下水位也很高，「所以其實說我們的地質很年輕、很脆弱，指的不止是坡地，我們的平地也是這樣，所以我們有山坡地很破碎的問題，也有平地很鬆軟的問題。」林美聆還說，臺灣的大地環境是讓許多外國學者興奮的，「因為我們的問題特別多。」而除了岩層破碎、土壤鬆軟之外，臺灣西部的沖積扇平原還有地層下陷的問題。地層下陷除了地質年代太輕之外，其實使用不當也是很重要的原因，正如大家所知，抽取地下水就是造成地層下陷很大的因素之一。「其實早期台北市也是在抽地下水，後來慢慢一方面立法禁止、管制，另一方面就是自來水接管率的提昇，大家就不需要再抽地下水了，所以情況一直改善，到現在台北市的地下水位也仍是在回升當中的。」林美聆說：「不過，地層一旦壓密後，是無法再回到原來的地表高度的，所以也不能說是真的完全復原。」

臺灣大地有如地質教室一般豐富多樣，挑戰當然也就比其他國家要多。舉例來說，由於地質年輕、土壤鬆軟，台北101大樓下方的樁基礎就打了一百多公尺深，「這麼深的樁，在全世界都是名列前茅的，是很高的工程技術。」此外，我們的捷運必須在較鬆軟的地底下開通、高速公路行經山區需要鑿穿隧道，樣樣都是挑戰。而在克服這些問題之後，我們還要開始思考地下空間的開發。「這是目前相當重要的一個主題，世界各國都相當重視，因為地下空間不會佔用到地表面的空間。臺灣的大都市雖然都有地下室、地下街等，但跟其他國家比起來，我們開發的相對還是比較少。」林美聆說。

地下工程的難度
陳正興與林美聆兩人都提到，一般人對地底下的狀況都不是太了解，也因為不了解的緣故，所以不太受到重視，然而，一旦發生了無法解決的狀況或災害，通常都很難克服，「因為不像在地表上的空間，機具可以從任何角度都可以切入，有問題可以立刻圍上去，但是在地底下，四周都是地盤，所以要處理問題相對上是比較困難的。」林美聆說，她還記得大三時曾經去訪問業界人士，好幾位資深的工程師與建築師都告訴他，不管什麼工程，只要過了地下的階段，那麼，在可預見的未來，應該都不會發生太大的問題。「不過，目前我們的專業大家不夠了解，比較不被重視，我覺得這也是整個土木領域的情況。」林美聆說。

而陳正興則說，他常告訴學生，他們不只是在地底下工作，也是在水底下工作，
除了要應付四周土層如山一般的重量之外，也要處理水的問題。「所以大家看做一條捷運，動輒五、六年的時間，好像很慢，但是在地底下，真的就只能一步一步慢慢做，無論是處理土或是水，都需要很高的施工技術。」

教授們的研究主題-陳正興
陳正興說，早年的他也在從事傳統力學方面的研究，不過這些年來轉而偏向做工程應用方面的研究，「因為傳統力學這方面現在做得人也比較少了，時代潮流的關係，現在大家都比較不喜歡做傳統的東西了。」目前他的研究方向大多著重在地下工程，像是捷運地下隧道與車站的開挖、深樁基礎等等課題。「以前的基礎工程都偏向比較淺的基礎，因為以前的房子都蓋得比較矮，所以基礎也比較淺，以前也用樁，但是比較簡單的樁，像是木樁，但現在的建築物越蓋越高、越蓋越大，所以現在的樁最深甚至可以打到上百公尺。」陳正興說，時代進步，隨之而來的建築物基礎變化，讓他個人非常感興趣。

教授們的研究主題-林美聆
之前花了許多時間在研究土石流、邊坡穩定、潛勢分析（區域性分析何處較容易發生災害）、地震所引起的山崩、液化、地盤下陷，現在的林美聆則是專注在研究地震時的邊坡穩定與地下水位變化。

許多同領域的人都會對林美聆說：「你做的研究好分散啊。」但是對林美聆來說，從研究地盤下陷到從地震引起的地下水問題，都是在研究地底的應力與地下水之間相互的關係，「對我來說是同一個東西，沒有什麼太大的差別。」，她說，會引起邊坡問題有兩大因素，一是水，一是地震，其實也就是地、水和震動之間的關係。林美聆說，她的博士論文在做的就是海浪對海底邊坡穩定的影響。林美聆解釋，海浪和地震有一樣的特質，海浪是波，地震也是波，而海浪與海底的水是相連的，也就是說她所研究的是波動的水會給海底的邊坡和土層帶來什麼影響。「所以我做到現在都是邊坡、土層和水，無論是邊坡受到地震影響、受到水影響，還是平地裡的水在動也好，地震引起的也好，對我來說，都是地與波動及水之間的一種相互關係，只是一種變化而已。」

因賀伯颱風而成立的國家型防災計畫
民國85年，賀伯颱風來襲，慘重的災情，使得濁水溪以南的海岸全部泡在水裡，一直延伸到高屏地區，而濁水溪上游的山坡地，處處崩塌，土石流不斷，其中最有名的災區是陳有蘭溪，當地發生了不下二十處的土石流，光是土石流的死亡人數就有五十人，這般的災情使得全國一片嘩然。而早在賀伯颱風侵襲前，林美聆便加入協助國科會永續發展委員會的防災研究，幫忙規劃邊坡、土石流等研究題目，就在賀伯颱風後，共同參與防災規劃多年的土木界前輩們有志一同，認為防災就和所有領域一樣，也需要整合，再加上賀伯颱風的災情層面相當廣泛且慘重，於是一方面發動各領域的教授學者前往災區勘災，另一方面則向行政院提出申請成立國家型防災計畫。「其實之前我們已經有一個非常成功的國家型計畫，那就是B型肝炎的防治。這是個世界知名的計畫，因為我們做得非常成功，包括調查、疫苗、追蹤、全面篩檢等等，全部做得很成功，世界其他國家要做肝炎的防治，都一定會來臺灣取經。」林美聆說。就在土木領域的前輩專家們的共識下，林美聆所參與的永續會防災計畫在全國第五次全國科技會議上獲得一致的同意，成立了國家型防災科技計畫。民國87年，防災計畫辦公室成立，設置於國家地震工程研究中心內。

921地震的勘災動員與省思
就在防災計畫辦公室成立一年後，921地震重重地衝擊了臺灣，災害情況比起賀伯颱風的範圍只有更廣、更大。然而，正因為當時已經成立了國家型防災計畫辦公室，許多參與計畫的專家學者都能隨時動員，而時任國科會副主委的臺大大氣系蔡清彥教授相當重視防災，他當時的想法是：災害的程度如此嚴重，但我們到底真正了解多少？也因此，蔡副主委透過防災辦公室與國家地震工程研究中心，組織動員國內的技師、專業人士及教授，分頭分組進行大規模的勘災，並系統化地建立起了詳盡完整的資料，「這對於地震後政府在資料收集以及災情研判方面都做得很好，幫助相當大。」林美聆說，當時因為有防災辦公室的組織與人力，在勘災與協助救災方面發揮了相當大的功能，並且在隔年也幫助了通過災害防治法的立法，「之前推動了很多年，卻一直沒有通過，921地震是個契機。」林美聆說，「對國內許多學術界和業界的人來說，921地震都是非常重要的事件，有著非常深遠的影響。它讓我們知道其實我們還有很多不足的地方，研究也好，實務上的考量也好，我們都還有很多該做的事情。」林美聆嚴肅地說。

陳正興說，早年念書的時候，有關地震後的災害現象，例如斷層的錯動、斷層崖、土壤液化等等，都是從書上看到的。而在開始教書後，只要國外發生較嚴重的地震，陳正興就會特地到國外去實地觀察，「像是1989年菲律賓北呂宋大地震，還有美國加州地震，我也都有去看，但在那些地震中看到的都是局部的現象。」直到921地震發生，陳正興說：「那時才真正感覺到地震災害的可怕，以前看不到的東西，這一次全部都看到了，真的是相當大的一個震撼！」以前教書都要拿國外的案例來做說明，但是現在教地震工程，我們本地所發生的地震災害，都可以拿出來討論，「第一次親身經歷到那麼大的地震，真的是感觸很深…」陳正興說。

921地震出現了斷層錯動、土壤液化、液化後房子的沈陷、傾倒，山崩等現象，比方說草嶺、中橫公路都有非常嚴重的山崩，不過，陳正興提到，造成人命傷亡最嚴重的還是結構物的倒塌。而關於土壤液化，林美聆則提到，921當時最著名的液化地區就是台中港，「它的後方破了一個五公尺以上的大洞，裡面都是水，而旁邊的一個小亭子就整個掉進去，那個洞究竟有多深根本沒人敢去試。」但由於當時災區範圍實在太廣，且救災重點在於救人，關於設施方面比較沒有那麼關注，「所以他們就把那個大洞給填起來，再把原來的設施蓋回去。」此外，林美聆也在當時仍興建中的二高名間路段收費站處，親見路堤上一整排的液化噴沙孔，「但當時還沒驗收也還沒通車，所以也是採取工程作法把路堤修理好而已，將來會不會發生嚴重的災害，我們其實也不是很了解…」林美林沈吟地說。雖然土壤液化主要是由自然現象，例如地震，所引起，但林美聆表示，在921之後，相關的規範卻也有很大幅度的修改。「我們有幾件事在國際上是受到讚揚的，第一，對於地震發生的位置與震度，氣象局的準確度很高，速度也很快；第二，地震時我們發動了全面性的調查、資料建檔，國際上都認為我們做得很好；第三，在這樣規模的災害下，我們的傷亡相對於國際上同樣等級的災害，算是低的。」林美聆說，也是因為921地震之故，才讓大家了解到，臺灣的土木領域與各國相比，雖尚未到達頂尖程度，但在某些領域上的表現確實相當不錯，「有些地方跟世界一流的國家比起來，也絲毫不遜色。」林美聆說。

921地震發生至今，已將屆滿十週年，陳正興說，他還是常常帶著各國來的學者教授前往南投地區、921地震博物館去參觀，「外國人士來看了，還是感到非常震撼驚奇。」此外，陳正興也提到，一些日本學者特別希望能進到中橫公路去，但是中橫公路在921地震的十年後，依然持續發生山崩，「所以，當年地震所造成的影響其實還沒有結束。」陳正興說，以日本人的經驗，一場如此規模的地震，至少要經過四、五十年的時間才可能完全穩定下來。《接下頁》

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