岩石失稳破裂机理的研究对于矿山、边坡、隧道等岩土工程地质灾害的防治具有重要意义。基于声发射技术的矩张量分析不仅可以反映出岩石内部微裂纹时空演化规律,亦可获取破裂源类型、滑移方向等关键信息,这为岩石失稳破裂机理的研究提供了依据,现已广泛应用于室内岩石力学实验和岩土工程地压灾害防治中。P波初动振幅和声发射定位是矩张量分析的基础,其准确性直接影响矩张量反演精度。本文依托国家自然科学基金面上项目“干湿循环下节理岩体宏细观损伤劣化机制及本构模型研究（51978106）”。针对目前常用方法存在的不足,提出基于数据预处理的改进AR-BIC和AR-VIC算法以及改进灰狼算法（BGWO）对矩张量求解进行优化,并将其运用于单轴压缩下节理砂岩破裂特征分析中。论文主要研究内容及成果如下:（1）传统双序列AR-AIC和AR-BIC算法都会因声发射信号复杂的幅值特性而导致P波到时识别滞后,而单序列AR-AIC和AR-BIC算法中噪声序列过短和信号的低幅值特性,导致P波到时识别失真。本文提出一种基于数据预处理的改进ARBIC算法,同时考虑方差激增效应并引入减小因子,提出基于自回归模型方差激增效应的P波到时识别算法（AR-VIC）,两种算法准确度都达到了98%以上,效率相比传统方法均提高50%。（2）引入灰狼算法（GWO）并改进算法进行声发射定位。针对GWO和引力索索算法（GSA）局部搜索能力欠佳,提出基于种群记忆淘汰制的改进灰狼算法（BGWO）和改进引力搜索算法（BGSA）,改进后两种算法效率分别提高5.7%和3.8%,精度分别提高3.7%和10.86%。算例结果表明,在BGWO、BGSA、GWO、GSA、Geiger和最小二乘法（LS）这6种定位算法中,BGWO在定位精度、搜索速度和稳定性三方面都有优势。（3）将全相位相位差法与Wavelet-EMD算法结合,理论上得到了比阈值法更准确的时延估计,但因岩石介质的不均匀性和节理面反射与折射等原因,不同传感器接收同一声源的信号主频差异较大时,时延估计结果劣于阈值法。（4）利用优化后的矩张量结果,并结合应力-应变曲线、时间序列关联维和AE特征参数,分析了单轴压缩下节理砂岩的破坏过程,揭示:压密阶段以剪切破裂为主的微裂纹随机分布,进入弹性阶段后微裂纹首先聚集于预制裂纹两端薄弱位置,然后逐渐向试件两端扩展,逐渐融合贯通,最终发生宏观破坏;整体剪切破坏中的混合破裂主要集中于宏观裂纹形成过程中,混合破裂起到了促使裂纹融合贯通的桥梁。