地质雷达(GPR)法因其快速性、无损性、高效性的特点从众多检测方法中脱颖而出,已成为目前隧道衬砌质量检测的主要手段。在实际工程检测过程中,由于各种因素的影响,地质雷达宽频带接收的回波信号中包含着大量的噪音,严重影响后续解译工作。而小波分析是信号处理的强大工具,因此本文结合小波阈值去噪法对这一问题展开研究。首先对小波阈值去噪方法现状研究,并对小波阈值去噪法进行改进,通过理论分析、仿真实验、室内试验等研究手段,结合模极大值法提出了一种基于改进小波阈值法的隧道衬砌GPR检测信号分析方法,实现了隧道衬砌GPR检测信号分析精度的有效提高。已完成的主要工作和研究成果如下:(1)通过对小波阈值去噪方法进行了分析和研究,发现目前小波阈值去噪中还存在一些问题:一是如何选取合适的小波基没有一个明确的依据;二是在进行阈值选取时,一般是所有尺度均选用同一个阈值,而随着信号分解尺度的变大,信号的幅值不断增大,噪声的幅值不断减少,用同一个阈值就显得并不合理;三是传统阈值函数自身的一些局限性导致去噪效果不能满足现在的精度要求。针对这些问题,在后续研究中分别对小波基函数的选取、阈值选取公式以及阈值函数进行了优化分析。(2)构建了复合指标,为选取隧道衬砌信号最合适的小波基提供了明确选取依据。通过对小波基性质进行分析,并结合隧道衬砌GPR检测信号的特征,分析出适合隧道衬砌GPR检测信号分析的小波系为Daubechied小波系、Coiflets小波系、Symlets小波系。然后通过构建三个新指标,解决传统指标局限性。接着综合考虑三个指标的物理意义和数字特征,构造出复合评价指标,解决了多指标冲突问题,并从上述小波系中选取出最优小波基。最后通过仿真实验对复合评价指标的可行性进行了验证。(3)构建了新阈值选取公式和新阈值函数。对典型阈值和传统阈值函数进行研究,通过分析它们的局限性,构建了新阈值选取公式和新阈值函数。新阈值选取公式中引入函数参量,使阈值随着尺度的变大,逐渐减少,更加符合实际情况;新阈值函数具备良好的连续性、收敛性,在阈值附近也有相对平滑的过渡带。最后进行仿真实验,通过直观评价标准和客观评价标准分析,证明了新阈值选取公式和新阈值函数的去噪效果优于传统阈值函数。(4)将改进的小波阈值去噪方法应用到隧道衬砌GPR检测信号中,结合模极大值法提出了一种基于改进小波阈值法的隧道衬砌GPR检测信号分析方法。通过设置室内实验模拟隧道衬砌结构,使用新的分析方法从定性分析和定量分析两个方面对检测信号进行分析。实验结果表明:新的分析方法能比传统软硬阈值法更好的去除噪声的干扰;对空洞、钢筋的层厚及范围测量比雷达软件更精准,能有效提高地质雷达检测信号的定量分析精度。最后通过工程实例进一步验证了新的分析方法在实际信号处理中的应用效果,突出了新分析方法的可行性、优越性。