NEW YORK , 3 octobre 2025 : Des chercheurs de l’Université d’État de Pennsylvanie ont démontré que les câbles à fibres optiques existants, couramment utilisés dans les infrastructures de télécommunications, peuvent être réutilisés pour détecter avec une grande précision les géorisques souterrains tels que les dolines. L’étude, publiée dans le Journal of Geophysical Research : Solid Earth, décrit une nouvelle méthode de surveillance du sous-sol qui pourrait améliorer considérablement les systèmes d’alerte précoce en cas d’instabilité du sol. L’équipe a utilisé un système de détection acoustique distribuée (DAS) connecté à six kilomètres de câble à fibres optiques existant, enterré sous le campus de l’université.
L’unité DAS transmet des impulsions lumineuses le long du câble et mesure la lumière réfléchie par les vibrations du sol. Ces réflexions permettent aux chercheurs de détecter les changements dans le sous-sol, notamment les zones fracturées et les vides potentiels, en analysant les variations de vitesse des ondes sismiques. Cette approche s’appuie sur le bruit ambiant généré par des sources courantes telles que la circulation piétonne et automobile. En appliquant des techniques de corrélation croisée à ces vibrations, les chercheurs les ont converties en données sismiques exploitables. Le résultat a été une carte haute résolution des vitesses des ondes sismiques de surface le long du câble, permettant la détection d’anomalies à des centaines de mètres de profondeur.
Au cours de leur analyse, les chercheurs ont identifié une zone sous le campus où les ondes sismiques ont considérablement ralenti, indiquant un potentiel vide souterrain ou une zone affaiblie. Bien qu’aucune menace structurelle immédiate n’ait été confirmée, cette découverte confirme l’efficacité du système pour détecter les géorisques potentiels grâce à l’infrastructure déjà en place. Les outils géophysiques conventionnels, tels que les géophones, nécessitent des installations individuelles et fournissent des données spatiales limitées. Ces systèmes sont également coûteux et exigeants en main-d’œuvre. En revanche, le système DAS à fibre optique assure une surveillance continue sur de longues distances sans nécessiter de nouveaux équipements souterrains.
La réutilisation des infrastructures réduit les coûts de surveillance sismique
Cet avantage en fait une méthode plus évolutive et plus rentable pour surveiller la stabilité des sols en milieu urbain comme rural. Cette recherche s’inscrit dans le cadre d’un projet plus vaste baptisé FORESEE (Fiber-Optic foR Environmental SEnsEing), visant à développer des applications de surveillance environnementale utilisant les réseaux de fibre optique existants. Ce projet est soutenu par la National Science Foundation et implique une collaboration avec plusieurs autorités municipales. Des déploiements sont prévus en milieu urbain, notamment à Pittsburgh, où les chercheurs prévoient d’intégrer le système aux infrastructures métropolitaines afin d’étudier ses performances en environnements denses et réels.
L’une des limites reconnues par l’équipe de recherche est que la sensibilité des câbles à fibres optiques dépend de leur couplage avec le sol ou la roche environnante. De plus, le système détecte principalement les vibrations dans la direction du câble, ce qui peut affecter sa capacité à détecter les mouvements verticaux ou perpendiculaires du sol. Malgré ces contraintes techniques, la technologie a démontré sa fiabilité dans la capture de signaux sismiques pertinents et la production de données exploitables. Ces résultats interviennent à un moment où la résilience des infrastructures est une préoccupation croissante en raison de la multiplication des cas d’affaissement de terrain et de formation de dolines dans diverses régions du monde.
En convertissant des câbles à fibres optiques inutilisés ou sous-utilisés en réseaux denses de capteurs, les chercheurs pensent que cette approche peut améliorer les réseaux de surveillance géologique existants sans nécessiter de nouvelles infrastructures importantes. L’étude a été menée par Tieyuan Zhu, professeur associé de géophysique à Penn State, qui a souligné l’efficacité de l’utilisation de ce qui était traditionnellement considéré comme du bruit comme source de données. Ce système offre une nouvelle façon de surveiller la stabilité des sols grâce à des infrastructures déjà intégrées au bâti, transformant potentiellement la manière dont les alertes précoces concernant les risques souterrains sont diffusées. – Par Content Syndication Services .