随着地下空间开发力度的加大,隧道工程会越来越多。然而,随着隧道事业蓬勃发展,隧道病害及其所造成的损失与危害越来越受到人们的关注,隧道病害问题已经成为影响隧道正常运营的相当严峻而亟待解决的问题。地质雷达是一种通过利用地下介质的不连续性来探测地下目标的无损检测工具,是一种高频电磁法。与探空雷达相似,地质雷达利用发射天线以宽频短脉冲形式向地下发射高频电磁波,电磁波在介质电磁性质不同的界面处会产生反射,并被接收天线所接收,通过分析电磁波在时间、空间的传播特性实现探测目标体的空间位置、规模和物理性质等目的。具有探测速度快、探测过程连续、操作方便灵活、分辨率高、不损坏被探测目标等特点,使得其应用日益频繁。本文研究了地质雷达应用的原理,结合在公路隧道健康诊断中的实际应用情况,分析地质雷达图像数据处理中存在的一些问题,把一些现在发展快速、先进的滤波器引入地质雷达图像去噪,取得比较理想的去噪效果。同时把形态学的一些原理应用于地质雷达图像增强,方便地质雷达图像特征提取,得到衬砌的边界线、衬砌的异常。1)介绍了地质雷达应用现状及前景,研究了地质雷达应用原理及工作方法。2)比较衬砌脱空和衬砌脱空且富水两种情况,从波形剖面图上看,当脱空处充水后界面反射明显增强,因为水与混凝土介质的对电磁波的物理性质(介电常数、导电率等)差异显著,目标体的反射系数大大增加。从振幅谱角度分析,当缺陷区域充水后其测点地质雷达波振幅谱主频值较充水前减小,并且小于密实区域的振幅谱主频值。高频部分反射后被吸收掉反射回来为低频部分。因此,在实际工程检测中要确定隧道衬砌内或背后是否有地下水侵入时,通过分析地质雷达反射波的振幅谱特征并结合波形剖面图可判断混凝土缺陷里面是否有水存在。3)把形态学用于地质雷达图像,进行空域处理,可以方便、快速的得到其分界线,而且减小了人为的误差。使得没有工作经验的人员,照样可以找到其分界线。引入图像增强技术于衬砌探测数据中,衰减了不需要的特征,突出了衬砌本身的细节、异常等特征,为找出衬砌不密实区提供了方便。4)结合地质雷达在云南四角田隧道病害检测中的实际应用,验证了地质雷达能比较准确检测隧道水害及衬砌结构类病害。地质雷达应用于隧道衬砌健康诊断还存在很多实际问题有待解决,如何使地质雷达检测数据分析得更精确,如何应对环境对地质雷达检测数据的影响等等问题值得进一步研究。