频谱分析是判别岩石（体）结构损伤程度的一种有效手段。应用电液伺服系统对砂岩进行循环荷载下的疲劳加载，同步进行超声波速测量；利用小波变换的多分辨率理论对不同循环次数下的岩石超声波信号分解变换，实现不同频带分量的独立分析，提取随损伤敏感变化的波谱参数。研究结果表明：对比传统傅立叶变换（FFT），小波分析能从分解出的高频段有效跟踪到频域参数（主频、幅值、谱面积）的敏感变化。随循环次数比的增大，主频呈逐渐衰减的趋势，高频向低频漂移；频谱幅值与谱面积随循环变化出现一个明显的三阶段性特征，第一阶段岩石内部初始微裂纹调整阶段，第二阶段总体呈现上升趋势，第三阶段幅值与谱面积参数突然下降，伴随裂纹的贯通，高频成分大幅度衰减。