花岗岩球状风化核体俗称“孤石”，其单轴抗压强度可以达到200MPa。在我国广州、深圳地铁施工中较为常见，孤石分布比较离散且很难准确地揭露出其分布状况。地铁隧道的建设通常采用盾构法，而孤石的存在，严重影响了地铁隧道的盾构掘进，导致耽误施工工期，造成巨大的经济损失。因此，如何在施工规划阶段避开孤石以及勘察阶段是否能较准确的揭露其分布规律，是地铁选线施工过程中迫切需要解决的问题。　　 由于孤石的规模小(直径1～3 m)探测区域的埋深大(15～20 m)，常规的地球物理方法很难分辨孤石的异常。长期以来，孤石的勘探一直是勘察界难以解决的课题。钻孔雷达技术属于井中地球物理方法。和地面探地雷达一样，通过向地层发射高频电磁波，并利用高频电磁波在地下介质中的传播特性来获取地层的相关信息，从而解释地下构造。它不仅具有地面探地雷达较高的分辨率，而且同时具有较大的探测范围。因此，我们可以通过研究和应用钻孔雷达技术，进行大范围的地层探测并获得可靠的精度。探讨与研究这种技术对深圳市地铁孤石的探测具有十分重要的理论价值和应用价值。　　 本文通过研究钻孔雷达层析成像法的基本原理、方法与技术，并对深圳地铁孤石模型进行数值模拟和编程实现钻孔雷达跨孔探测方式的雷达波速度层析成像与衰减层析成像，来探讨研究钻孔雷达层析成像法对孤石探测的可行性和有效性。　　 本文首先根据实际问题，建立了几种不同井间距(5m、10m、20m)、不同孤石规模(直径1m、直径2m)的模型，采用三种频率的雷达波(50MHz、100MHz、200MHz)对其进行FDTD数值模拟。所用的数值模拟软件为GPRMAX，对某个位置上的发射天线，它计算得到一个数据文件，包含了时窗内每个时间离散点的电磁波二个分量的值(Ez、Hx、Hy)，以此可以形成一个雷达剖面。需要计算发射天线在多个位置的数值模拟数据，以完成对一种孤石模型的数值模拟。　　 在完成了多种孤石模型的数值模拟工作后，在MATLAB2009环境下，提取数据文件中的时间离散序列以及其对应的电磁波电场强度垂直分量绘制钻孔雷达剖面图，并提取雷达波的初至时间信息与能量衰减信息，对其进行异常特征分析。可以得到如下结论:　　 (1)孤石与背景介质的介电常数差异是造成初至时间异常的原因。　　 (2)衰减系数差异对雷达波衰减异常的影响不大，衰减异常主要由雷达波的反射和散射造成。　　 (3)由于雷达波在孤石表面会发生反射和散射，使得孤石造成的初至时间异常和能量衰减异常的范围比阴影区大。　　 (4)异常体越大，异常特征越明显。在雷达波的初至时间方面，表现为异常的幅值增大，异常的影响区域增大;在能量衰减方面，表现在异常的影响区域的增大，但异常的幅值不一定增大。　　 (5)不同频率的雷达波对初至时间异常的影响不大;对能量衰减异常的有一定的影响。　　 (6)井间距的增大对雷达波初至时间异常值雷达波能量衰减异常值的幅值的影响并不明显。异常值的大小与影响范围主要取决于孤石的规模。　　 在此基础上，在MATLAB2009环境下，编程实现了平直射线追踪，获得了雷达波射线路径矩阵。并用SIRT算法和ART算法编程实现了雷达波速度层析成像和雷达波衰减层析成像。为了研究钻孔雷达层析成像技术探测孤石的可行性问题，在5m、10m、20m这三种井间距下，用这两种方法对1m直径的孤石模型做了层析成像，取得了良好的效果。　　 为了研究钻孔雷达层析成像技术探测孤石的分辨率问题，对两个横向排列和纵向排列的孤石模型做了数值模拟和层析成像，结果表明:　　 (1)钻孔雷达跨孔成像的纵向分辨率大于横向分辨率。　　 (2)雷达波衰减层析成像的纵向分辨能力好于雷达波速度层析成像。　　 (3)雷达波衰减层析成像的抗噪音能力强于速度层析成像。　　 (4)不同频率的雷达波对速度层析成像的效果影响不大，但对衰减层析成像有影响，数值试验表明天线的频率越高，衰减成像的效果越好。　　 (5) SIRT算法的稳定性好于ART算法。