进入深部以后岩石非线性行为更加凸显,基于浅部开采经验和研究建立的理论体系与深部岩石力学特性有较大差异。针对深部岩石应力解除条件下非弹性应变恢复过程时效非线性应变远大于滞弹性理论值的现象,时效性变形中损伤演化及粘滞性变形尚无有效方法进行区分的问题,及深部工程现场地应力快速响应的需求。本文从设备研发、室内试验、理论分析、现场应用四个方面入手。研发岩石干耦合式超声波测试系统,综合开展深部花岗岩不同加载方式下的破坏多方式联合监测试验,在超声波表征岩石破坏类型、损伤阶段演化及损伤定量分析等方面开展研究,基于现场实测解除岩芯超声波-应变数据,探究其应变恢复变形机制,并在广义应力松弛及波动理论框架下,引入超声波速度预测柔度比,考虑时间因素影响,提出一种便捷高效的地应力改进ASR测量方法。（1）研发岩石干耦合式超声波测试系统,适用于深部岩芯任意曲面的现场耦合测量,实现现场解除岩芯时效性裂隙演化规律监测。硬件方面以干耦合点接触式超声波探头实现对多曲率岩石长时有效的超声波信号传输,算法方面考虑粗、中、细三种颗粒度花岗岩滤波特性,以信噪比作为考量指标,择优选取去噪算法,对去噪波形运用改进AIC初至波形起跳点拾取算法,提高波速判别精度,并通过标定试验验证了系统准确度。（2）目前岩石破坏类型判别多基于其释放的弹性波被动型监测分析,鲜见主动型超声波判别方式。提出基于幅值的声发射-超声波信号分离改进方法,开展深部花岗岩张拉、剪切破坏过程超声波-声发射联合监测试验,定量对比声发射及超声波对损伤演化不同阶段的表征信息,获取岩石破坏超声波时频参数前兆特征,结合岩石损伤演化过程声发射机制分析,探明了基于超声波时频参数的岩石破坏类型判别特征,该判别方式因超声波发射参数可控,在信号抗干扰方面具有一定优势。（3）针对岩石在扰动荷载作用下损伤演化规律复杂,损伤过程指标较为单一的问题。开展深部花岗岩单轴加载条件下多方式联合监测试验。揭示与荷载平行、正交、斜交三个方向超声波时频特征演化规律,并探究了不同方法表征破坏阈值差异性。发现超声波形心频率及幅值对岩石损伤表征分辨率方面高于波速一个数量级的现象,并构建了超声波时频参数与应变量的非线性关系,表明幅值对岩石损伤响应敏感度具有显著优势。（4）针对地应力非（滞）弹性应变恢复（Anelastic Strain Recovery,ASR）测量方法的柔度比参无法直接获取的问题,开展多尺度深部花岗岩力学性质相似度试验,构建同一工程区域多尺度花岗岩动态-静态力学参数函数关系,结合上述关系,在广义应力松弛及波动理论框架下,基于柔度比-静态力学参数关系,引入纵波速度参量,建立纵波速度-柔度比函数模型,并通过室内花岗岩柔度比标定试验及前人数据,验证了该函数模型的准确性。（5）基于上述深部花岗岩裂隙演化超声波表征研究及波速-柔度比函数模型,以金青顶金矿埋深992m处解除岩芯为研究对象,综合解除岩芯时效性应变-超声波时频参数数据,探究了深部解除岩芯时效性变形过程裂隙演化规律,针对因目前技术条件限制导致的时效性应变监测起始时间滞后于其发生时间的问题,提出了一种便捷高效的改进ASR测量方法,并以取自同一钻孔解除岩芯的地应力空心包体法测量值为基准,相较于传统地应力ASR法,地应力三个主应力测量平均差值减少7.72%。