随着中国地铁建设的蓬勃发展,盾构施工技术作为当前世界最实用的隧道施工手段受到了更加密切的关注。由于地下环境复杂多变,并且存在大量未探明的障碍物,这不仅干扰到盾构施工速度和质量,同时也是一个巨大的安全隐患。因此,盾构施工前方进行超前探测和预报就有了存在必要,也因此发展出了许多中不同的超前探测技术。盾构水刀破障技术是能够加快盾构施工速度的新技术。本文发现在该技术使用的前提下,利用水刀破障所产生的反馈声波进行前方探测可能是一种相比于现有超前探测技术更加经济适用的方法,故对此进行了研究,研究的目标是分析该反馈声波用于区分靶物材质或者其他特征的可能性与准确性。论文主要内容如下:第一章,分析了盾构施工技术中前方探测技术的发展和研究现状,结合盾构水刀破障技术提出了相比于现有技术更加经济适用的水射流前方探测技术,以此作为本论文的研究对象和研究目标。第二章,提出了使用小波包短时能量分析和MFCC特征向量两种方法来完成水射流反馈声波信号的特征值提取;结合样本信号完成特征值提取步骤并进行分析。第三章,提出了使用GMM-HMMs模型用于分类,并使用该方法根据第二章中提取的特征值完成对信号的分类判别。第四章,模拟盾构掌子前方环境构建水射流冲击靶体实验平台,完成反馈声波信号的仿真采集工作;对水射流前方探测与识别结果进行分析与评估,发现识别结果基本满足需求。第五章,总结与展望。