针对当前隧道衬砌结构施工质量地质雷达探测及质量探测中存在的相关问题,在对公路、铁路等17座隧道衬砌质量缺陷现场探测实践基础上,对隧道衬砌存在的脱空、厚度不足和衬砌混凝土不密实等质量缺陷的地质雷达现场检测相关问题、衬砌质量缺陷的成因以及质量缺陷对隧道稳定性的影响等进行了研究,主要进行的工作和取得的研究结论如下:(1)对包括沪昆客专、天平铁路、内蒙古博牙高速公路、康临高速公路、天定高速公路等工程的17座隧道进行了现场衬砌的地质雷达检测;在对检测资料系统分析基础上总结了隧道衬砌质量缺陷的种类、形态及缺陷的分布规律;(2)基于现场17条隧道衬砌质量缺陷探测资料的统计分析,对衬砌存在的质量缺陷,从施工技术和施工工艺方面进行分析,提出了隧道衬砌脱空、衬砌混凝土不密实缺陷成因主要是衬砌混凝土的配比不当、混凝土本身的收缩和徐变以及衬砌施工的技术水平不足等;隧道衬砌厚度不足缺陷的成因主要是施工中的超欠挖、隧道围岩的变形以及施工技术不当等;(3)基于隧道衬砌质量缺陷的统计分析,提出了隧道衬砌质量缺陷中,衬砌脱空主要集中在隧道拱部,混凝土的不密实缺陷主要集中在隧道拱腰,衬砌厚度不足主要出现在拱腰和拱顶,且以拱腰更为常见;采用数值试验方法,对不同位置及不同组合缺陷对隧道安全性的影响进行了数值分析,提出了基于围岩分级和隧道安全性的衬砌检测方法的新建议;(4)基于隧道衬砌缺陷探测的现场实践,对影响隧道衬砌质量缺陷探测精度和现场探测存在的问题进行了分析,提出了提高地质雷达衬砌缺陷探测精度的技术措施,区分围岩级别和干湿环境给出了雷达探测参数的建议值,提出了提高衬砌质量缺陷探测精度的地质雷达数据采集和处理的建议方法及实施步骤。