在长期自然环境和各种荷载的影响下,沥青路面内部会产生复杂的损伤和破坏形式,从而降低路面的服役性能和寿命。因此,研究沥青路面的损伤开裂特征以及破坏模式对于提升沥青路面功能性和优化路面结构设计具有重要意义。本研究主要基于声发射（Acoustic Emission-AE）技术对沥青混合料开展了声波传播、声波波速、半圆弯曲（Semi-circular Bending-SCB）、冻融循环劈裂、三点弯曲等一系列试验。在此基础上,综合高速相机摄录法、数字图像相关（Digital Image Correlation-DIC）法以及声发射模拟法等多种监测和评价方法对不同级配、不同试件形状的沥青混合料在不同试验条件下的损伤、开裂和失效破坏特征进行了对比和分析。本论文主要开展的研究工作如下:（1）基于声发射传感器的“主动激发功能”和“压电效应”,采用自动传感测试（Automatic Sensor Test-AST）法对三种沥青路面材料（粗集料、沥青和沥青混合料）的声波传播进行了测试。基于测试结果,对不同温度下沥青路面材料的声波时域和频域特征进行了分析,并对声波传播机理进行了阐述。（2）提出并设计了一种基于任意波（Arbitrary Wave-AW）法的波速测定方法。并分别采用断铅（Pencil Lead Break-PLB）法、AST法和AW法进行了波速测定,通过比较和分析各波速测定方法的初始波速离散性以及对应的声发射和噪声信号的时频域特征,发现AW法作为声波波速测定方法表现出以下优点:衰减性和离散性小、无信号串扰、波形固定且连续、易于与噪声信号区分。（3）对不同级配类型的预制裂缝沥青混合料进行不同加载速率下的半圆弯曲加载试验,并在加载全过程同步进行声发射信号的采集和高速相机的拍摄。基于声发射参数和高速相机拍摄结果对沥青混合料裂缝扩展过程及特征进行了分析。研究不同加载速率和不同公称最大粒径的沥青混合料的声发射峰值频率分布和峰值频带特征。基于声发射参数的RA-AF相关分析法对预制裂缝沥青混合料的破坏模式进行了识别和划分。（4）采用RFPA声发射模拟软件建立五种不同预制裂缝角度的半圆状沥青混合料二维模型。基于声发射事件分布定义了用于微观表征沥青混合料损伤和微裂缝产生的损伤分布区（Damage Distribution Zone-DDZ）。基于声发射参数对不同预制裂缝角度的沥青混合料裂缝扩展特征进行了探讨。同时,进一步研究了不同预制裂缝角度的沥青混合料的断裂核心区（Fracture Core Zone-FCZ）、断裂过程区（Fracture Process Zone-FPZ）和损伤分布区（DDZ）的形状、角度及半径的变化情况。（5）针对不同级配的沥青混合料进行多次冻融循环试验,并对冻融循环前后的沥青混合料进行劈裂加载和声发射同步监测。计算了不同级配类型的沥青混合料的劈裂抗拉强度值（RT1）和冻融劈裂抗拉强度比（TSR）。基于声发射b值和历史指标（Historic Index-HI）对不同级配和不同冻融循环次数下沥青混合料的水稳定性及抗拉强度特性进行了分析。其中,声发射b值的变化趋势可以用于表征冻融循环前后沥青混合料劈裂全过程的内部损伤、开裂和破坏特征;声发射HI值可以作为衡量沥青混合料抗水损害能力的重要指标,并且从声发射HI值变化趋势中提取的特征关键点可以表征沥青混合料劈裂裂缝的转变以及预测劈裂抗拉强度极限。（6）针对不同级配的沥青混合料小梁进行不同加载速率下的三点弯曲力学加载、DIC图像摄录和声发射信号采集。同时,建立沥青混合料小梁弯曲断裂的三维有限元模型进行声发射源定位及损伤分布的模拟。基于DIC结果,对沥青混合料小梁加载过程的全场应变分布及主应变点位置和数量进行了分析。利用MATLAB软件对沥青混合料加载过程提取的特征点声发射信号进行小波包分解和能量分布计算,获得沥青混合料弯曲断裂各阶段的声发射主频分布范围。基于模拟声发射源定位结果,得到沥青混合料小梁弯曲断裂全过程的损伤分布、主裂缝发展趋势和破裂面。最后,对各种方法在沥青混合料小梁弯曲断裂特性评价中的优越性和局限性进行对比和分析。本研究成果有助于从业人员更好地理解沥青混合料的损伤、微裂缝发展及宏观开裂过程,同时也为沥青混合料的路用性能评价提供了新的研究思路和分析方法。