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Grâce à leur petit diamètre et leur résistance aux environnements difficiles (température élevée, corrosion, etc.), les fibres optiques sont une technologie prometteuse dans le domaine du SHM et de l'END. Au cours des dernières décennies, elles ont été largement utilisées comme capteurs permettant de mesurer les déformations statiques [WAEYTENS et al, 2015] ou les variations de température [SISKA et al, 2016]. Elles peuvent être noyées dans un matériau [KINET et al, 2016] avec un effet négligeable sur ses propriétés mécaniques. De plus, plusieurs points de mesure peuvent être placés sur une même fibre, ce qui allège le dispositif instrumental. Plus récemment, il a été montré que ces fibres peuvent être employées pour mesurer le champ de déformation dynamique causé par le passage d'une onde mécanique [BRADFORD et al, 2017]. Les fibres optiques à réseaux de Bragg (FBG) offrent un élément sensible suffisamment petit (du mm au cm) qui permet de mesurer le champ de déformation dynamique aux fréquences ultrasonores. Cependant, ce système de mesure dispose d'une réponse angulaire spécifique qui peut être prise en compte pour son exploitation dans un système SHM. De plus, les niveaux de bruit instrumentaux sont généralement plus élevés que pour des capteurs ultrasonores conventionnels et l'interrogation des fibres requiert un système optoélectronique de pointe.
Dans le cadre du projet ANR-21-CE04-0007 FO-US, le système décrit précédemment est envisagé pour une application en contexte minier. Plus précisément, l'idée est de développer des outils basés sur les FBG pour la tomographie différentielle de la zone située à l'intersection entre une galerie d'accès principale et un micro-tunnel transverse. Un des enjeux principaux sera d'évaluer notre capacité à détecter au cours du temps de petites variations des propriétés mécaniques du milieu (vitesse des ondes P). Afin de préparer la mise en œuvre d'un tel système in situ, il est nécessaire de modéliser les processus physiques en jeu grâce à la modélisation numérique et physique en laboratoire. Pour cela, un modèle réduit de la zone d'étude a été réalisé en résine polyuréthane dans laquelle nous avons coulé des FBG. L'objectif est de modéliser à la fois la géométrie et le matériau (coulis de ciment) dans lequel les fibres seront coulées. Les signaux obtenus montrent qu'il est possible d'extraire des temps de propagation des ondes P aux fréquences ultrasonores. Ces données permettent d'obtenir une image préliminaire des variations de vitesse spatiales du modèle réduit. Le travail futur consistera à mieux comprendre l'ensemble des signaux acquis grâce à la modélisation numérique de la propagation des ondes.
