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随着公路、铁路和地铁等交通基础建设的发展，隧道规模不断发展壮大，而受到隧道地质、设计和施工技术等条件的限制，在隧道施工中、建成后以及运营阶段都存在各种影响隧道安全的隐患。探地雷达检测技术以其无损性、高分辨率、强抗干扰性、快速、高效、对隧道交通影响小等优点被广泛的应用于隧道质量检测中。而由于隧道地质环境和结构的复杂，隧道病害的探地雷达图像解释还有很多困难和挑战。本文依托江西省天驰科技有限公司的公路隧道检测工程，其中包括江西省万宜高速严岭一号隧道超前预报检测工程、井冈山公路隧道验收检测工程和江西省九井高速雁列山隧道维护专项检测工程，并结合公路隧道衬砌模型对隧道病害的探地雷达图像检测方法进行了研究，主要技术手段和研究内容如下：1.通过模型结构法设计了隧道衬砌实体模型；结合模型和实际工程GPR图像分析，开发一套工程实用的GPR数据预处理流程；通过F-K偏移技术和时间切片等图像处理方法相结合实现隧道衬砌模型内部三维成像。2.本文探究了超前预报的GPR Wiggle图像特征和检测方法；研究了基于能量扫描的GPR衬砌厚度检测方法和基于对称度、霍夫投票方法的GPR钢筋检测方法；通过分析分形维数特征，开发了基于SVM的GPR图像病害自动检测方法。并把以上隧道质量检测方法应用到江西省万宜高速严岭一号隧道超前预报检测、井冈山公路隧道验收检测和九井高速雁列山隧道维护专项检测工程中。3.集合本文研究的GPR数据预处理算法、隧道衬砌层界面厚度检测算法、钢筋检测算法、病害的自动识别算法等核心的算法，开发基于Matlab的探地雷达数据处理软件人机交流平台，并应用于实际工程现场采集GPR图像的处理中收到了良好的效果。