Creuser des trous et ériger des piliers pour se protéger contre les tremblements de terre
Le génie sismique nous apprend que l'amplification des ondes sismiques, à savoir les effets de site, peut aggraver les effets d'un séisme dans certaines zones. C'est ce que l'on a constaté lors du séisme de 1985 à Mexico, qui a été particulièrement destructeur et meurtrier à cause de l'ancien lit de lac sur lequel est bâtie la ville. Lorsque les ondes sismiques se propagent à travers des couches alluviales superficielles et tendres, comme ce fut le cas à Mexico, ou qu'elles traversent de fortes irrégularités topographiques, le phénomène de réfraction et de diffusion peut intensifier l'amplitude des mouvements de terrain. Que pouvons-nous donc faire pour mieux protéger ces zones vulnérables? Pour les chercheurs travaillant dans le cadre du projet ANAMORPHISM, financé par l'UE, la réponse consiste à creuser des trous. Des trous et des piliers Les chercheurs d'ANAMORPHISM ont développé et testé une méthode consistant à effectuer des forages à des intervalles soigneusement espacés devant une zone à protéger, et qui revient à créer une barrière artificielle capable de dévier l'onde de choc du séisme. Lors de tests réalisés à Grenoble, le projet a foré trois rangées de 10 trous de cinq mètres de profondeur. Un petit séisme de 50 hertz a été généré en surface et le système d'ANAMORPHISM a pu dévier l'onde en la repoussant. «Cette expérience montre que, à des échelles beaucoup plus grandes, les sols naturels modifiés par génie civil à l'échelle décimétrique ou métrique peuvent interagir avec les ondes sismiques lorsque les propriétés globales du milieu sont modifiées», déclare Sébastien Guenneau, coordinateur du projet. Le système peut également être adapté pour protéger les zones côtières contre les vagues de tsunamis en les déviant et en les forçant à contourner les villages. Dans ce cas, plutôt que d'utiliser des forages, le projet a érigé une série de piliers sur le fond marin. Tout comme les forages dévient une onde sismique, ces piliers dévient les vagues qui s'en approchent. Une cape sismique Selon M. Guenneau, le système d'ANAMORPHISM est l'adaptation du concept de cape d'invisibilité développé par le britannique John Pendry, spécialiste en physique théorique. «Alors que les capes d'invisibilité dévient les ondes lumineuses autour d'un objet caché, la technologie d'ANAMORPHISM dévie les ondes de choc des séismes et des tsunamis», explique-t-il. «De fait, nous appliquons les mêmes outils à un concept différent.» Cependant, M. Guenneau fait remarquer qu'avant d'utiliser ces capes sismiques pour protéger les constructions des séismes, il est nécessaire d'analyser plus en profondeur la manière dont les forages doivent être disposés. Il constate que les recherches théoriques dans ce domaine suggèrent de remplacer ces trous de sondage par des méta-cylindres percés de trous latéraux, qui freineraient les ondes sismiques de surface et réduiraient la quantité d'énergie sismique réfléchie par le métamatériau. «L'amortissement des ondes sismiques signifie qu'une partie de l'énergie qu'elles transportent est transformée en une autre forme d'énergie, comme le son ou la chaleur», déclare M. Guenneau. Même si d'autres recherches et expériences sont encore nécessaires, il est convaincu que le concept d'ANAMORPHISM pourra être adapté à plus grande échelle et utilisé pour protéger les ports et les villes. En fait, le projet a déjà été à l'origine de deux brevets pour des structures de défense contre les séismes, et d'un brevet portant sur une nouvelle génération de digues destinées à protéger les côtes contre les tsunamis. «Adaptée à grande échelle, cette technique pourrait sauver des centaines de milliers de vies», déclare M. Guenneau. «Imaginez une ville du futur, fortifiée contre les ondes sismiques de surface par une ligne de trous de forage ou de colonnes de béton.»
Mots‑clés
ANAMORPHISM, séismes, tsunamis, ondes sismiques, cape d'invisibilité
