探地雷达是目前较为常用的隧道衬砌质量检测设备，但由于探地雷达采用宽频带记录信号，极易将周围环境杂波信号与有用信号混杂记录，对衬砌质量检测产生大量噪声，掩盖了真实信息，干扰有用信号的判识.为此，国内外学者在小波分析及其在信号处理等方面的应用开展了深入研究，在基于小波变换的探地雷达信号处理方法方面，多集中在小波降噪效果方面研究.但是小波函数具有多样性，且小波分解层次对降噪效果影响较大，如何选择合适的小波基函数及分解层数没有统一标准；同时，小波阈值去噪过程中，阈值的选择及阈值处理方法也非常关键.目前，国内外学者的研究中缺乏综合考虑小波基函数、最优分解层次、阈值估计方法和阈值处理方法等多个要素的研究成果，大多研究只针对其中一个或两个参数进行比较.因此，本文以素混凝土、钢筋混凝土、有空洞病害混凝土为检测分析对象，采用100M、250M、400M、900M、1.5G频率天线进行探测，在30dB、45dB、60dB信噪比条件下，采用多种小波基函数、不同分解层次，以及4种阈值估计方法、4种阈值处理方法对信号进行阈值降噪处理，并通过归一化均方根误差、信噪比、能量比三个要素评价小波降噪效果，分析得出在不同的混凝土结构和天线频率条件下，最优小波基函数、最佳分解层次、最优阈值估计方法及阈值处理方法的组合.本文研究成果在川藏铁路拉林段藏日拉隧道衬砌质量检测的探地雷达信号处理中进行了应用，并取得了较好的降噪效果.