Détourner les fibres optiques lyonnaises en antenne sismique

En utilisant les méthodes et instruments de la sismologie moderne, les sismologues sont capables de détecter des mouvements infinitésimaux du sol (de l’ordre de la taille d’un atome, 1 nm) et les interpréter à des fins de caractérisation et de contrôle de l’environnement : l’analyse des sources sismiques dont le bruit en milieu urbain, la caractérisation et la classification des sols pour le dimensionnement des ouvrages, la réponse dynamique des ouvrages de génie civil, la mitigation du risque sismique, ou la caractérisation du cycle hydrologique. Ceci est fait à partir de mesures ponctuelles du champ d’onde (déplacement du sol) grâce à des capteurs sismiques, et en interpolant ces mesures sur des distances de l’ordre du mètre, de la centaine de mètres, ou du kilomètre, selon la densité du réseau de capteurs.

Dans le cadre du projet DASARA, l'équipe du projet a étendu le rôle d’origine du réseau commercial de fibres optiques de la Métropole du Grand Lyon en une antenne ultra-dense de capteurs sismiques. L’ouverture obtenue — c’est à dire la distance entre les capteurs virtuels les plus éloignés — rivalise avec les antennes sismiques modernes, mais la densité de capteur permet aussi d’accéder à de très hautes résolutions spatiales. Ceci est possible à partir de la technique du Distributed Acoustic Sensing (DAS), qui consiste à faire des mesures de scattering laser sur des câbles de fibre optique pour estimer la déformation dynamique de segments de fibre associée au passage d’ondes sismiques.

Du 2 au 9 novembre, les scientifiques ont acquis lors d’une première expérience des données vibratoires depuis un point d’accès opérateur situé à Limonest au nord-ouest de Lyon, ce sur une distance de 24 km jusqu'à Vénissieux au sud-est de Lyon. La densité de mesures est sans commune mesure avec des campagnes d’acquisition basées sur des capteurs sismiques conventionnels, en particulier dans un environnement urbain, avec un point de mesure tous les 5 mètres.
 
Ce jeu de données est extrêmement riche et d’intérêt pour les secteurs d’activité de l’ingénierie parasismique et de la géotechnique. Il permettra de suivre l’évolution de la réponse dynamique de certains ouvrages sur la durée (ponts), apporter de nouvelles données pour la compréhension des mécanismes d’interaction entre sols et structures, voire fournir une statistique sur la densité du trafic routier. Enfin il s’agit de développer une solution de mesure distribuée avec des problématiques touchant au big data — une acquisition d’une semaine donne 10 To de données — et à la ville intelligente.
   

Ce projet scientifique est financé par la région Auvergne Rhône-Alpes et implique des collaborateurs académiques (Olivier Coutant, Destin Nziengui, Philippe Gueguen ISTerre Grenoble; Meghan Miller, ANU) et des partenaires industriels : Grand Lyon THD, société locale délégataire de la Métropole de Lyon qui exploite la fibre optique pour le compte de la Métropole de Lyon, FEBUS Optics société basée à Pau qui fabrique des dispositifs optoélectroniques de mesure s’appuyant sur les fibres et, via Stéphane Brûlé, la société Ménard basée à Chaponost (Rhône) spécialisée dans le développement de solutions d'amélioration et de renforcement des sols.

Le projet est aussi soutenu par la métropole Grand Lyon, et la société PULSALYS incubateur et accélérateur d'innovations Deep Tech de Lyon et St Etienne.