近年来高地温问题受到了越来越多学者们的关注,部分高岩温的地下洞室、隧洞工程在初期通水时会使衬砌混凝土发生高温骤降进而形成温度梯度状态,因温度梯度产生的温度应力对混凝土衬砌结构的力学性能造成较大的影响,对工程体稳定构成了一定的威胁,故开展混凝土体在温度梯度下的力学行为研究具有重要的实际意义。利用声发射技术监测混凝土损伤、应力状态已经得到众多学者的认可,声发射参数可为混凝土失稳提供一定的理论判据。基于此工程背景,本文建立了混凝土在不同高温状态下温度骤降的模型,主要研究了不同温度梯度下混凝土的热传导规律、力学性能的变化和破坏模式,随后利用声发射基本参数及声发射损伤大小反映混凝土损伤程度,揭示了b值随混凝土应力状态的变化特征,最终从频域角度对温度梯度下混凝土的频谱进行了分析,进而为实际工程温度梯度下混凝土的稳定提供了理论依据。本文主要研究内容如下:(1)通过监测混凝土温度梯度的形成过程得出了混凝土的热传导规律,通过对不同温度梯度下混凝土的单轴压缩试验,总结了混凝土的力学性质和裂纹扩展规律,结果表明温度梯度越大,混凝土劣化越严重。(2)声发射撞击计数和能量计数与混凝土的微裂纹损伤密切相关,声发射信号的突增是混凝土损伤加剧的预判特征。引入损伤变量、温度梯度补偿系数建立了温度梯度下混凝土的损伤本构方程,利用损伤变量建立混凝土的理论应力应变曲线与实际应力应变曲线变化趋势一致,损伤因子可表征混凝土的损伤量大小。(3)利用MATLAB编写声发射b值算法,结果表明b值的增大可作为混凝土小尺度裂纹扩展的标志,b值的骤然下降为混凝土临界失稳点的预判。随着温度梯度的增加,b值最大值呈现增大趋势。(4)声发射频率高频信号可作为混凝土损伤加剧的标志,高频信号与裂纹小尺度扩展正相关,随着温度梯度增加,高频信号占比呈现增加趋势,相应低频的优势频率呈现降低趋势。温度梯度增加时混凝土声发射主频比与幅值比向减小趋势发展,频谱频率成分类型呈现归一化趋势。