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TBM施工具有施工快速、高效、作业安全及对环境影响小等优点，目前已被广泛应用于各种隧洞建设中，如何采取有效的检测手段来评价TBM开挖过程中围岩和衬砌结构的安全性至关重要。前人对岩石受载过程中的超声波特性和声发射特性在检测岩石破坏方面做了一定的研究，但对波速与应力状态的关系研究较少，特别是对作为衬砌结构一部分的豆砾石充填体的超声波特性方面的研究更是鲜有涉及，而对于TBM施工现场采用声发射试验来检测围岩损伤范围的研究也较少。因此，本文拟开展受载岩石和衬砌结构的波速与应力关系研究，以评价围岩和衬砌结构的安全性;同时开展岩石受载过程中的声发射特性研究，并将声发射应用于TBM开挖过程中围岩损伤位置和范围的研究，取得了如下主要研究成果: (1)提出了轴向和横向超声波和应力同步测试的方法，获得了不同方向的波速在加载过程中随应力的变化规律 砂岩加载过程中，轴向波速随着应力的增加而增加，而横向波速随着应力的增加表现出先增后减的趋势;借助不同倾角裂隙的石膏试样声波测试，验证了裂隙方向对超声波速的影响;根据加载过程中应力与波速的变化关系，得到了应力与波速的拟合公式，据此可以在实验室对同种岩石进行标定，预测现场岩体的应力范围和损伤程度。 (2)获得了不同应力路径下的声发射特征参数的变化规律，结合声发射事件的空间定位，分析了裂纹的萌生与发展的时空演化规律 开展了不同应力路径下的砂岩声发射试验，获得了声发射特征参数在加载过程中的变化规律，结果表明声发射活动随应力增加而逐渐增强，反映了岩石内部微裂隙在加载过程中的发展规律;通过岩样破坏面与声发射事件空间位置分布的对比分析，研究了加载过程中岩石内部微裂纹萌生、扩展与贯通的时空演化规律。 (3)获得了豆砾石充填体在加载过程中不同方向的波速与应力的关系，提出了豆砾石充填体的质量评价指标 通过不同配比和不同孔隙率豆砾石充填体的声波与应力联合试验，获得了其力学特性和不同方向上的波速随应力的变化规律，并得到了初始波速与抗压强度之间的关系，即:豆砾石粒径相同时，初始波速越大，抗压强度越高;粒径不同时，粒径越大，波速越大，抗压强度越低;随着孔隙率的增加，初始波速和抗压强度逐渐减小，依据波速与抗压强度之间的关系，提出了以波速来判断豆砾石充填体的质量评价指标。 (4)研发了干孔中自动测试围岩松动圈装置;应用声发射监测结果对TBM开挖过程中的围岩损伤范围划分为微裂纹发育与贯通区、围岩损伤区和围岩扰动区 通过济三矿的现场声波测试，获得了巷道掘进前后的围岩波速变化，以此确定了围岩松动圈的变化;研发了干孔中自动测试围岩松动圈装置，并在混凝土干孔中进行了测试，结果表明可应用于实际工程。将声发射监测应用于辽西北和引松引水隧洞施工中，采用合理布置探头空间位置和多参数滤噪的方法能够较好的滤除TBM施工过程中的噪声，获得了围岩破裂的声发射信号分布位置和范围。根据声发射监测结果将围岩分为微裂纹发育与贯通区、围岩损伤区和围岩扰动区。