钻井井壁壁后注浆是钻井法施工的重要环节，其充填效果对井壁的结构稳定性和防水密封有重要影响。在深厚表土中，随深度增加，壁后填充难度增大，易出现填充不密实的情况。如能通过无损方法检测钻井井壁壁后注浆的效果，就可通过预留在井壁内的注浆管或破壁方式进行二次注浆。深表土中的钻井井壁的厚度大，且普遍采用多排钢筋或钢板混凝土等结构形式，限制了探地雷达等电磁方法的使用；而普通超声法则因信噪比限制，其探测深度不敷使用。为此，本文提出通过相控阵提高超声波法的信噪比，增大其检测深度。本文首先建立了钻井井壁的随机介质模型。进而，通过数值模拟分析了钢筋混凝土井壁、内钢板井壁、双层钢板井壁中，单点激励、多点同步激励以及相控阵聚焦激励模式下，10kHz、20kHz和50kHz（超）声波信号频率时钻井井壁内的声场变化，获得了不同时刻的波场快照，证明多点同步激励和相控阵聚焦激励可以有效的提高信噪比，并据此初步确定了适于钻井井壁壁后注浆检测的超声相控阵仪器的频率为10kHz-20kHz。在此基础上，定制了相应的超声相控阵仪器，并利用目前市场上的5MHz低频超声探头开展了1：100的钻井井壁壁后注浆超声相控阵检测的初步模型检测，其结果证明5MHz的超声信号在混凝土内的有效成像深度约为6.8mm，换算为原型在50kHz超声探头的检测深度约为0.68m，则50kHz相控阵探头不能满足钻井井壁壁后注浆的深度要求，仍需进一步降低信号频率，这与数值模拟结果是吻合的。综合数值模拟和模型试验成果，初步确定适用的超声相控阵探头的频率为10kHz-20kHz。本文将随机介质的超声波场研究引入到岩土工程检测的设备研发中去，并在模型试验方面初步开展一些有益的尝试，相关研究成果对于岩土工程无损检测有一定的借鉴意义。