目前我国隧道建设发展迅速,探地雷达以其高分辨率、快速、无损等优点在隧道工程质量隐患检测方面已被广泛应用。本文针对隧道检测中两个热点问题地铁盾构隧道注浆层分布检测、隧道衬砌背后空洞的识别进行了相关研究工作,取得了一些研究成果:1、采用时域反射计对某地铁站附近典型土样及壁后注浆浆液的电性参数进行测试,结果表明:泥岩土样电性参数测量结较为稳定,泥岩土样的含水量在27%～42%间,相对介电参数介于14.3-27.7。介电常数随着土层含水率增大而增大。浆液随龄期的变化介电常数变化较大,但单液浆和双液浆在龄期的最初4小时都较为稳定,且介电常数数值较大,单液浆为52.5,双液浆为80。同步注浆浆液和土体的相对介电常数差别较大,界面反射系数较大。2、以测得注浆材料及土体的电性参数为基础,通过理论计算得到地铁盾构隧道模型下系统损耗、传播损耗、欧姆损耗和界面损耗数值解,建立电磁模型通过仿真的方法得到钢筋造成的散射损耗值,最终得到地铁盾构隧道模型下的各项损耗之和随频率变化的曲线。基于FDTD方法进行三维盾构隧道管片电磁正演模拟实验,模拟实际天线探测注浆层,成功提取注浆层反射信号,结合现场实测证明了探地雷达信号可以穿透盾构管片和注浆层,并建议采用400MHz为中心频率的天线探测注浆层。3、设置电磁仿真模型边界条件分别为PEC和PMC,使得钢筋简化模型代替全模型仿真,大量节省仿真时间。以S21参数为标准单独讨论了钢筋网格大小以及钢筋网层间距大小对探地雷达信号透射性能的影响。仿真结果表明,小于200 MHz的低频信号分量难以穿过钢筋网,相比之下高频分量更为容易穿透单层钢筋网。钢筋网格越小,雷达信号能量越难以穿透钢筋网。两层钢筋网间距越大,仿真模型所得S21结果当中的“谐振点”会增加,并且“谐振点”对应的频率会变小。4、利用时域有限差分法对隧道含水及不含水空洞进行仿真实验,给出这两种空洞的雷达剖面图及单道波形对比结果,分析了两种空洞的探地雷达反射信号的时频特征差异。利用中心频率为900 MHz和2.5 GHz的探地雷达天线对含水和不含水空洞物理模型进行室内探测实验与分析,实验结果与仿真实验结果一致表明:含水空洞的上界面反射信号相对于不含水空洞会发生相位反转,含水空洞下界面反射信号相对于不含水空洞会出现较大延迟,含水空洞下界面反射信号的瞬时频率会由于电磁波在水中传播时的衰减出现明显的向下频移,时频分析技术能够有效区分含水空洞的底部反射信息,为辨识空洞是否含水提供技术支撑。