我国是隧道与地下工程最多且地质环境最为复杂、建设发展速度最快的国家。在隧道建设突飞猛进的大背景下,质量问题不容忽视。由于隧道衬砌在建设完成后是整体闭合的,如果针对隧道衬砌检测依旧借鉴常规的检测方法势必会对衬砌产生一定破坏,而且工作效率低下,同时经济成本较高,因此无损检测成为了很好的选择。目前现有的无损检测方法有探地雷达检测、面波检测以及红外线热成像等方法,其中车载探地雷达以快速、连续等优点逐渐广泛应用到隧道病害普查领域。高频面波以便捷、高分辨率、不受铁磁屏蔽等优点,可进行隧道病害和质量详查以及力学特性评估,在铁路运营线上,可减少钻孔或替代钻孔。目前,两种技术在隧道检测与评估领域的运用均处于初级阶段,特别是对衬砌背后空洞的识别、衬砌厚度的精准拾取还尚有不足。为进一步完善车载探地雷达检测隧道衬砌的图像解释理论和方法,本文主要从以下几方面开展分析研究:1)由于目前大部分探地雷达检测,天线须与衬砌表面紧贴,所以关于探地雷达检测隧道的数值模拟都是基于地面耦合天线。而车载探地雷达采用空气耦合天线进行检测,天线与衬砌表面之间有一定的距离,因此本文基于空气耦合天线进行车载探地雷达检测隧道的数值模拟。根据时域有限差分法,应用GprMax软件,对车载检测条件下,衬砌背后不同大小、不同填充物的空洞模型进行数值模拟,结果表明:(1)在天线高度1m、衬砌厚度0.4m的情况下,可探测最小充气空洞半径为0.4m;可探测最小充水空洞半径为0.15m。(2)在不同天线高度的数值模拟中,天线高度1.9m,可探测最小充气空洞半径为0.6m。2)探地雷达与高频面波对两组模型的试验表明,两种方法对空洞的检测都有很好的效果,但是探地雷达图谱更为直观。关于厚度的提取,探地雷达与高频面波都能有效的提取其相应的厚度,但高频面波对衬砌厚度检测的精度更高。本文主要是不同模型的正演模拟、车载探地雷达与高频面波对物理模型的实测,三者相互验证补充,研究结果可为隧道衬砌检测提供参考。