Une étude des ondes mécaniques à fréquences ultrasonores est mise en place afin de déterminer des hétérogénéités dans des roches de tailles décimétriques. L’accent est mis en particulier sur les propriétés d’atténuation de ces ondes mécaniques, phénomène qui dépend de la fréquence. L’une des difficultés rencontrées dans l’étude des roches en condition de laboratoire est la présence de multiples réflexions d’ondes dans le milieu, dues aux conditions aux limites de surface libre. À l’aide de simulations numériques en conditions viscoélastiques réalisées avec le logiciel Hawen, une méthode qui tire parti des réflexions a été développée dans le but de déterminer une atténuation effective du milieu. Pour ce faire, le signal doit être enregistré pendant un temps suffisamment long, jusqu’à ce que le champ d’ondes atteigne un équilibre d’énergie entre les ondes P et S, qui résulte des réflexions et conversions successives des ondes dans le milieu. Ce phénomène est appelé équi-répartition. Après ce temps d’équi-répartition, on montre que l’enveloppe décroissante de l’amplitude n’est plus affectée par la divergence géométrique et que la décroissance correspond toujours à la valeur de l’atténuation de l’onde S, quels que soient l’emplacement et la composante de la source et du récepteur. En travaillant avec de petites largeurs de bande de fréquences sélectionnées en appliquant un filtre gaussien au contenu en fréquences des signaux, il est possible de retrouver les variations d’atténuation avec la fréquence, et ainsi d’identifier les modèles viscoélastiques et leurs paramètres associés des échantillons géophysiques. La méthode est d’abord validée par des simulations numériques, puis utilisée en contexte de laboratoire en mesurant des échantillons d’aluminium, de grès de Fontainebleau, de marbre de Carrare et de diorite. Le dispositif expérimental est composé de sources piézoélectriques et d’un récepteur laser interféromètre qui enregistre le signal à la surface des échantillons. À partir de ces mesures, les paramètres élastiques de ces échantillons ont été reconstruits en analysant les premières arrivées d’ondes, ainsi que les paramètres visqueux grâce à la méthode développée précédemment. Plus précisément, l’aluminium suit un modèle viscoélastique de Maxwell, et les différentes roches suivent des modèles viscoélastiques de Zener de différents paramètres. La caractérisation des lois et paramètres viscoélastiques effectifs permet de construire un modèle initial pour la méthode d’inversion de formes d’ondes complètes (FWI), qui vise à reconstruire des hétérogénéités plus fines à l’intérieur des échantillons. Dans ce travail, des milieux synthétiques hétérogènes en 2D comprenant une anomalie de vitesse et / ou de viscosité ont été étudiés. Il a été mis en évidence que la présence de réflexions dues aux conditions aux limites de surfaces libres entraîne des problèmes pour la FWI. Pour dépasser ces problèmes, travailler avec les fréquences complexes peut être une solution car la partie imaginaire agit comme un atténuateur artificiel dans le champ d’onde et fait en sorte que l’onde soit presque complètement atténuée avant d’atteindre le bord et de s’y réfléchir. Aussi, plusieurs fonctions coût et fonctions de paramètres ont été testées pour l’inversion des paramètres visqueux, et il a été constaté que les fonctions coût qui utilisent le module du signal, couplées à l’inversion du paramètre au carré, semblent donner les meilleurs résultats. Enfin, la présence d’une anomalie de vitesse et de viscosité au même endroit peut perturber les résultats d’inversion. Les tests présentés ouvrent la voie à des cas 3D et à des cas réels à l’échelle du laboratoire.