城市地下管网作为城市的重要基础设施和组成部分,对维持现代城市正常运转发挥着重要作用。随着我国城市化进程的迅速推进,城市建设和改造飞速发展,地下管网越来越庞杂,设计和施工均存在较大难度,施工质量难以保证,对城市道路正常运行构成安全隐患。特别是地下排水管网（污水管和雨水管）,受城市浅层工程地质条件复杂性和施工工艺的影响,新管网施工时出现管道周围脱空和松散现象,运行中的管网由于管道破损、渗漏使周围土体湿软、沉陷,在地下水和车流振动的作用下,加速空洞的形成和发展,最终导致地表和路面塌陷。前人采用探地雷达对管道周围脱空进行探测,基本是从地面进行,而对于管道埋深大,脱空小（20cm以内）的情况,地面探测方式几乎无效。因此,本论文基于探地雷达（GPR）技术的基本理论,研究地下排水管网周边的脱空、松散和湿软区的地球物理特性,通过数值模拟和实际工程分析,探索新建管道施工时在管内探测管道脱空的方法和技术参数,为提高探地雷达探测成果的可靠性和地基处理、塌陷防治提供科学依据。针对管内探测方式和地面探测方式,基于时域有限差分法（FDTD）,运用GPRMax2D软件做了如下工作:（1）建立（1）管壁不同钢筋间距下围岩脱空模型,（2）不同形状和大小脱空模型（不同高度、不同尺寸、不同埋深的矩形、半圆或圆形脱空以及不规则脱空）,（3）潮湿环境对脱空影响模型,（4）管道不同充水及不同大小脱空的地面探测模型。并对这些模型进行正演模拟,分析它们的雷达信号特征,模拟结果表明:（1）当管壁中的钢筋间隔为5cm时,钢筋层产生的强反射信号使得管壁与脱空分界面的雷达响应模糊,只能定量判断脱空的存在而不能确定大小;（2）高频天线对钢筋层后面的脱空探测效果更好,利用1500MHz的天线能较好的分辨出双层钢筋后面的脱空;（3）当地下水导致混凝土管壁介电常数增大时,脱空的雷达响应在图像上表现为下移;（4）当管道周围的圆形脱空较小、且管道埋深较大时,在地面探测方式的模拟和实测效果均不太理想。（2）通过物理模型实验和工程实测资料分析,并总结地下排水管网周边脱空的雷达图像特性和反射电磁波的相位、振幅和双程走时等特征,认为施工时管内探测采用900MHz和1500MHz屏蔽天线可以较准确地探测出1.0m范围内直径5cm以上的不密实体;地面探测采用400MHz和100MHz的天线可以探测2.0m～3.0m范围内直径20cm以上的不密实体。理论模拟和实际探测成果表明,采用管内、地面相结合的方式,合理布置测线、选用适当的技术参数,采用探地雷达法可以实现城市地下排水管网脱空的有效探测。