由工程角度看四川大地震之相關新聞

採訪‧撰稿 張國儀
照片引用自新華社及鄭維中先生

2008年5月12日下午2點28分，四川發生了芮氏規模7.8（美國USGS所測得之震度為7.9，而目前中國方面已將地震規模上修為8.0）的地震，截至目前為止，大地震所造成的人員傷亡與財物損失都仍難以估算。透過媒體二十四小時密集的報導，關於此次地震的一般性資訊大抵都廣為人知，然而，其中某些議題卻是值得大家更深入去關心，並且以工程的角度來解讀的，例如：三峽大壩是否會誘發地震？以及，台北101的重量是否對台北斷層造成威脅？地震強度要如何類比為原子彈的威力？藉此機會，杜風特別走訪數位專家學者，以工程師的身份來說明這些問題。

一、三峽大壩引發地震？
一般大家對三峽大壩的質疑是，其高達380億噸水的重量，是否會對下方的岩盤施加過大的力，使得岩盤破裂或錯動，進而導致地震的發生。這，是理論上正確的問題，也是合理的質疑。然而，一般人只注意到380億噸這個驚人的重量，卻忽略了重量向下壓迫時力的分佈模式。臺大土木系張國鎮主任解釋，當一個重量很大的建築物向岩盤下壓的時候，其力會呈現類似梯型的分佈，並非垂直向下。所以，重點不是重量有多少，而是這重量如何分佈到岩盤上。我們要先知道三峽大壩的儲水面積有多大，再應用【總重量/總面積=施加的壓力】這個公式來計算，才能知道岩盤承受了多少壓力，也才知道這份壓力有沒有超過其承載力；一旦超過，當然就會壞損。像三峽大壩這般龐大的蓄水量體，若是經過精密的計算後才建造，使其380億噸水的重量平均分佈到下方所涵蓋的廣大面積上，應該不算太過沈重才是。

此外，張國鎮主任也解釋，因為岩盤屬於脆性材質，加壓後變形到某種程度就會突然斷裂，所以，就他個人的意見來看，若要說三峽大壩的水壓會造成斷層錯動因而引發大地震的話，那麼理論上應該是在這些水一儲存進入大壩的當下就會發生了，因為水的壓力從那一刻起就持續存在著，沒有理由等到儲水三年之後岩盤才破損錯動、才引發地震。比較合理的推論應該是地底板塊不斷地擠壓，造成岩盤持續變形，最後斷裂，大地震因而發生。這也是張主任依據工程的角度所分析出來的結果。

二、101大樓太重，台北斷層可能破裂？
這個問題在台北101剛興建完成時也曾引起大量討論，主要是根據中央研究院地科所研究員林正洪在美國Geophysical Research Letters上發表的文章而來。林研究員在文中提出，台北盆地地質鬆軟，超高大樓有可能將極大的壓力施加在地殼表層上，進而使下方斷層帶破裂。對於此一質疑，台北101結構工程總工程師，也是臺大土木系傑出校友的謝紹松董事長，也以工程角度為我們做出了說明。

首先，在興建大樓時，地基所挖出的土方量往往都超過大樓本身的重量。台北101大樓的總重量約70萬噸，而當時挖出的土方卻有100萬噸，101大樓的總重量比原本的土壤重量足足少了30萬噸之多。所以，一般人對於額外載重可能造成台北斷層錯動的擔憂，其實是多慮了。此外，謝董事長也說到，一條斷層至少有數十公里長、數公里深，面積相當寬闊，只要計算分佈在斷層上的應力就會知道，區區70萬噸根本就微不足道。再加上，信義區的大樓並不止台北101一棟，這些重量也一樣壓在台北斷層上，101大樓並沒有什麼與眾不同之處。

此外，謝董事長也強調，地質專家拋出這樣的議題，絕對是理論上的正確猜測，也是以較宏觀的角度來看問題；然而，工程師講究的是科學的精確度，實際將應力量化為數據之後，得到的應該是較為嚴密的結果。

針對台北101的重量問題，張國鎮主任也認為，台北101底下的岩盤距離地表面約有80~100公尺，按照力呈梯型向下分佈的方式計算起來，整體的承壓面積是很大的，70萬噸重量的力，絕對在其承受範圍之內；而張主任也強調，岩盤是非常堅固、承載力非常高的。

此外，也有媒體提出數據證明，在台北101興建後的數年間，信義區的地震次數確有增加。關於這一點，前台灣高鐵副總經理高聰忠也提出他的看法，他認為，地震次數增加是事實，但數據也顯示，每一次地震的規模都變小了。雖然沒有明確的證據能夠證明地震次數增加的原因為何，但就結果來說，可能反而是好的。因為地層藉由較頻繁的地動逐次釋放出能量，就不會累積過多的能量後再一次爆發出來，造成嚴重的損害。

臺大土木系張國鎮主任	永峻工程公司謝紹松董事長	前臺灣高鐵高聰忠副總經理

三、地震強度等於原子彈的能量？
近年來媒體多喜歡以某次地震等同於幾顆原子彈的能量來描述地震的強度，在理論上其實並沒有錯誤，但卻很容易引導民眾有錯誤的解讀。畢竟，原子彈的威力在民眾的想像中，多是如歷史照片中的模樣，與地震災害聯想在一起，事實上是很容易造成誤解的。在此，張國鎮主任也為我們做了清楚的說明。

基本上，原子彈是是在地表上爆炸，並從一個集中點釋放出能量，而地震則是地底整個斷層錯動或斷裂所造成的，這個斷裂面非常寬，其釋放出的能量比原子彈大，但是由於在向外傳播時範圍也比原子彈廣很多，其能量被廣闊的面積消散，所以破壞性沒有地表爆炸的原子彈大。

在此類比方式中，純粹是以地震及原子彈兩者所釋放出的能量來計算，而非其所造成的破壞。此處所指的原子彈能量是以日本廣島爆炸的原子彈為準，根據中央氣象局的換算，規模6.2的地震能量等同於1顆原子彈的能量，以此推估，規模7.8的地震能量會等同於251顆原子彈的能量，威力相當驚人。

不過，張國鎮主任也解釋，這並非表示這次地震就如同在四川投下了251顆原子彈，而是若把這251顆原子彈根據斷層面的分佈埋入地下，接著引爆，其所產生的能量，大約會等同於這次規模7.8地震所釋放出的能量。

以上是身為工程師的專家們對這幾個較容易造成誤解的問題所做出的解釋，也希望讀者在閱聽媒體資訊時，能夠有更全面、正確的理解，而不會因為一知半解的訊息造成無謂的擔心或猜疑。此外，張國鎮主任也提醒土木學子，當獲得這類新聞資訊時，記得要回歸自己在土木工程學上所習得的材料力學、土壤力學等專業知識，審慎思考，從而做出自己的判斷。

對於此次四川大地震的罹難者，我們也寄上深深哀悼之意，藉由此次天災如此措手不及的發生，我們也該深自警惕，大自然的力量永遠超越人類的預期，對於我們生存的這片土地，應該時時心存敬畏與感恩之心，與之協調共處才是。