岩石遇水软化,会影响围岩的稳定性,甚至威胁到施工的安全性,是岩土工程设计和施工遇到的难题。岩石既具有力学特性,也具有声学特性,声学特性与力学特性存在内在联系,故可通过声学特性研究岩石力学特性。因此,研究岩石吸水软化过程中的超声波传播特性具有重要的理论意义和工程价值。本文以红砂岩为研究对象,针对红砂岩饱水过程中超声波传播特性研究及应用问题,开展了岩石超声波纵、横波传播试验、超声波传播数值模拟以及饱和条件下的单轴压缩实验,探究红砂岩饱水过程中超声波传播特性的变化规律,重点分析了各声学参数对岩石饱水度、单轴抗压强度、弹性模量的敏感性,分别基于纵波核心波形持时以及横波时域幅值衰减系数建立了红砂岩单轴饱和抗压强度和弹性模量的回归公式。主要结论如下:（1）纵波条件下,红砂岩主频随饱水度增大而减小;主频幅值随饱水度增大呈类线性的负相关性;定义了核心波形持时（即时域信号第一段完整波段的第一个起跳峰值至尾波段前一个峰值所持续的时间）,纵波核心波形持时对红砂岩饱水度表征性最好,相关性系数为0.91,呈负相关性。横波条件下,时域波形的变化可对红砂岩的吸水程度进行定性的判断;时域幅值衰减系数随红砂岩饱水度增大而增大,其表征性能较好,其相关性系数为0.89。（2）通过超声波数值模拟分析,纵波模拟条件下,所建立的数值模型可以较好的表征砂岩在饱水过程中时域核心波形持时的变化,其验证样本的偏差率在0.56%至9.77%之间;横波模拟条件下,所建立的数值模型可表征砂岩在饱水过程中时域衰减系数的变化,其验证样本的偏差率在0.63%至11.3%之间。该模型可为砂岩在软化中程中的声学特性研究提供参考。（3）纵波核心波形持时随饱和红砂岩的弹性模量的增大而呈现对数型增长,随红砂岩的单轴饱和抗压强度的增大而呈现线性增长趋势,纵波时域核心波形持时对饱和红砂岩弹性模量所建立的回归方程表征性能最佳,其偏差率在1.15%至4.93%之间;横波时域幅值衰减系数随饱和红砂岩弹性模量的增大而减小,随红砂岩单轴饱和抗压强度增大而减小,横波时域幅值衰减系数对红砂岩单轴饱和抗压强度所建立的回归方程表征性能更好,其偏差率在0.78%至9.13%之间。