随着浅部资源的枯竭、西部大开发战略和立体交通网规划的实施，我国交通、水利水电建设以及资源开采不断向岩层深部推进。深部高水压环境下岩石(体)工程深受涌突水等难题的困扰，引发了许多重大地质灾害和安全事故，这些均是缺乏对高水压高应力工程岩体在开挖卸载作用下损伤及其演化特性的系统研究掌握，成为制约深部高水压环境下岩体工程建设和运营的技术问题瓶颈。因此，研究高水压和高应力对岩石声波传播的影响特性，对深部岩体工程开挖时围岩损伤演化、动态力学响应以及水压力和地应力的反演具有重要意义。

不同水环境下岩石(体)声波传播衰减特性一直是岩石力学聚焦的重点。地下水对岩石(体)物理力学性能有重大的影响，地下水充填岩石(体)初始孔隙以及导致岩石微裂纹的萌生扩展是岩石声波传播特征发生变化的根本原因。饱和度影响岩石孔隙及裂隙充填水程度，进而影响岩石声波波形特征、声波波速和幅值特性。在含水率作用下，岩石孔隙微裂纹或裂隙处于饱和状态，裂隙中的水对岩石孔隙结构具有软化作用，导致岩石物理力学参数发生改变，进而影响声波传播衰减特性；随着含水率的增大，岩石纵波衰减系数先略有增加后逐渐减小，声波波形最大首波幅值总体呈线性下降的变化趋势。当承受的水压力确定时，压力水通过有效应力作用于岩石时，抵消部分外荷载对岩石的影响，具体表现为岩石中微裂纹或裂隙中的水由饱和变到不饱和或受到挤压作用，岩石中裂隙数目增多，加速裂隙萌生和扩展，进而影响岩石物理力学特性。随着注水压力的增加，岩石声波波速呈线性上升的变化关系，且各阶段声波波速增量几乎保持一致；岩石声波幅值随水压力的增加呈持续增大的变化趋势。通过理论模型模拟低水压作用下声波在岩石中传播特性，表明岩石声波波速和能量等声学参数与注水量呈正相关关系。但目前对岩石的声波传播试验多集中在含水率和低水压状态下，与深部高水压的工况有较大的差异，难以支撑深部高水压环境下岩体工程开挖建设运营。

地应力是工程岩体的重要赋存环境，决定着工程围岩体的物理力学性能。随地应力的变化，岩石(体)微裂隙经历孔隙压密和损伤累积演化等变形，其波阻抗值发生显著变化，这些变化控制着岩石声波传播衰减特性。静应力影响岩石孔隙压密及损伤程度，进而影响岩石纵波波速、声波幅值和能量；随着轴向静应力的增加，岩石微裂纹或裂隙经历压密、弹性和损伤阶段，进而导致岩石声波波速呈“快速升高—平缓发展—急剧降低”的变化趋势；而岩石声波幅值随着轴向静应力的增大呈先增加后减小的变化关系。随着围压的增大，岩石声波波速和首波幅值呈上升的变化关系，表明围压的存在抑制微裂纹和裂隙的萌生扩展，对岩石声波传播特性表现为增强作用。越来越多的学者通过研究岩体工程开挖时围岩损伤演化反映岩石声波传播特性的变化规律；但声波在岩石传播过程中遇到裂隙或不连续界面时会发生多次透反射，与后续波会叠加，造成后续波产生畸变。为减小后续波叠加带来的误差，进行声波幅值分析时，选用首波幅值为研究对象；随着轴向静应力的增加，声波首波幅值呈先缓慢升高后逐渐降低的变化趋势。岩石声波波速随着静应力的增大整体上呈先增加后减小的变化关系，首波幅值持续降低。这些研究极大地提升了人们对地应力作用下工程岩体声波传播的认识，也是利用岩石声学参数反演工程岩体损伤程度和赋存环境的基础。

但在深部高水压环境下，高水压和高应力共同影响岩石微裂纹的萌生扩展、封闭孔隙开裂比例、孔隙充填水的程度以及有效应力大小，控制岩石(体)的损伤演化和变形特性，进而改变岩石声波传播衰减特性，这是区别于浅部工程岩体声波传播特性的根本所在。由于试验装置的限制，目前还未开展高水压和高应力对岩石声波传播特性的影响研究，不利于深部高水压环境下岩体工程开挖围岩体损伤程度控制和涌突水灾害的防治。

为研究高水压高应力下岩石声波时域传播规律及机理，笔者选用孔隙相差较大的红砂岩和石灰岩为试验对象，基于自主研发的高水压高应力岩石声波测试试验系统，设置不同大小的水压力和轴向静应力，分别模拟深部岩石赋存的水压力和地应力环境，探索高水压和高应力对不同岩性岩石声波传播的影响特性。基于声波时域数据，计算不同工况下岩石声波波速；确定声波首波选取方法，计算不同工况下岩石声波首波幅值和能量。分析岩石声波波速、首波幅值和能量随水压力和轴向静应力的变化规律，构建岩石声学参数与水压力和静应力之间的经验关系模型，探究水压力和轴向静应力对岩石声波传播特性的影响机理。旨在探索高水压高应力环境下岩石声波传播衰减特性，希冀对深部高水压环境下工程岩体开挖建设提供理论经验参数以及地下工程灾害预警提供理论分析基础。