隧道发生火灾后不仅会造成人员伤亡、财产损失,而且会对隧道衬砌结构造成严重破坏,降低衬砌结构的承载能力和隧道的使用安全性,选择一种合适的检测方法快速、准确地评估隧道衬砌结构的烧损程度十分重要。本文基于超声检测技术,对高温后衬砌结构混凝土外观特征、力学性能、微观结构变化、声学参数变化及损伤程度评估方法进行了研究,主要工作如下:（1）研究了在不同受热温度和恒温时间作用后衬砌结构混凝土外观特征和剩余抗压强度变化规律。常温至800℃范围内,随温度升高混凝土试块表面颜色由浅变深再变浅,表面裂纹由细短变长宽最终呈网状连接。同时,随受火温度升高或恒温时间增长,混凝土剩余抗压强度均为下降趋势,恒温时间变化对强度的影响远低于受火温度。（2）对衬砌结构混凝土试样进行扫描电镜分析,结果表明:随受火温度升高,混凝土水泥浆体出现不连续,水化产物逐渐分解,导致混凝土整体密实度下降,力学性能变差。200℃时试样水泥浆体结构完好,未出现微裂纹;400℃时浆体骨料连接区明显酥松,C-S-H凝胶显著分解,有少量微裂纹;600℃时浆体酥松多孔,结晶水严重散失,混凝土发生爆裂并存在大量裂纹;800℃时水泥浆体呈蜂窝状,水化产物完全分解,混凝土内部出现大量裂缝、孔洞。（3）对衬砌结构混凝土试块进行超声试验研究,结果表明:恒温时间变化对声学参数的影响较小;受火温度升高,混凝土的声时逐渐增加,幅值和超声波速逐渐下降。不同恒温时间下混凝土受热温度与声速相关系数在0.95以上,在实际检测中可用声速估算衬砌结构混凝土的受火温度。（4）以试验数据为基础,使用超声法、回弹法及超声-回弹综合法分别建立测强曲线,相关系数均在0.90以上。对比测强公式计算所得剩余抗压强度值与试验值,三种方法的相对误差分别集中在1%～14%、1%～10%、1%～6%,说明超声-回弹综合法可以更准确地计算火灾后隧道衬砌结构混凝土的剩余抗压强度。