本发明涉及隧道工程、结构工程技术领域，尤其是涉及一种隧道衬砌掉落风险块识别与稳定性评估方法，包括以下步骤：S100、通过振动装置诱发隧道衬砌振动；S200、通过测振仪检测隧道衬砌振动回波信号；S300、根据各测点的振动回波信号计算衬砌掉块指标TSIi、i频率声波激励下振动回波信号的振动能量I6i和i频率声波激励下振动回波信号的功率I7i；S400、将i频率声波激励下衬砌掉块各点指标TSIi归一化处理，运用像素矩阵成像与基于学习的超分辨率算法绘制二维云图Cloudi，计算各二维云图之间的相关性，相关系数高于阈值α的云图各点的TSIi取平均值，最终形成隧道衬砌振动特征二维云图Cloud。