探地雷达(Ground Penetrating Radar，GPR)是近20多年来迅速发展的一种无损探测技术，该技术被广泛应用于岩土工程勘察、工程建筑结构探查及工程质量检测与监测、水文地质调查、考古及环境调查等方面。其主要特点是分辨率高、探测速度快，且对探测对象无破坏作用。探地雷达数据处理的目的是压制随机干扰、提高信噪比以及提高分辨率，提取各种有用参数(振幅、相位、频率等)来帮助地质解释。 我国分布有广泛的岩溶地区，在这些地区进行楼房建设、工厂修建、修路架桥时，其桩基的设计很多采用人工挖孔嵌岩灌注桩(人工挖孔桩)。对人工挖孔桩桩底面以下3倍桩径或5 m深度内需查明岩溶发育情况，判断基岩是否完整。本文采用探地雷达技术对桩底面进行检测，其它的物探方法在地面进行探测时较难达到要求的分辨率和精度，也难于在桩底这样狭小的范围有所作为。 探地雷达采用高频电磁波进行探测，其频率在10MHz～2.5GHz之间。本文介绍了电磁波传播的基本规律、高频电磁场中桩底下介质的电磁特征、雷达波在桩底下介质中的传播特征、探地雷达天线的辐射特征。归纳总结了探地雷达在人工挖孔桩底地球物理特征及探测方法。桩底探测资料的处理与解释时介绍了几种增益手段，分析得出扩散和指数补偿增益(SEC)手段为适合桩底雷达资料的增益处理手段。介绍了雷达波记录采用褶积合成的步骤，分别进行了灰岩-粘土-灰岩、灰岩-水-灰岩、水-灰岩-粘土-灰岩、灰岩-空气-水-灰岩的桩底的四种层状地质模型进行了雷达波合成，并采用有限差分法对桩底空洞及湿粘土充填溶洞进行了正演模拟。介绍了模拟退火反演理论，对已知地质模型所合成的雷达记录进行了层状介质的介电常数、电阻率等模型参数进行了模拟退火反演，并根据反演结果计算出了地质模型的层内衰减系数，最后对实测桩底的雷达数据在坏道剔除之后进行了道平均、振幅取绝对值、然后根据绝对振幅的衰减情况计算了雷达波在桩底整体的衰减系数。 探地雷达技术应用于人工挖孔桩桩底探测，其方法本身与在地面探测类似。相比于地面上的探测，桩底探测时的有效面积只局限于桩底面，采集的点数很有限，为了增加雷达探测数据的可靠性，在桩底面上进行旋转式采集，采集次数不少于10次。根据桩径的大小，提出了两种探测方式：桩底面中心旋转探测方式和桩底面圆环型探测方式。 探地雷达用于桩底探测还未形成一套完善的桩底探测理论，工程实例及理论研究较少。我们在湖北省已完成的十几个工地，上千多个桩孔的探测，根据探测资料，进行有效的处理后能够发现桩底的溶洞、裂隙、夹层等不良基岩并进行了开挖验证，有的进行了钻探、钎探，实践证明这种方法是可行可靠的。 本文主要研究的内容包括：(1)雷达波在不同的地下介质随着电导率、介电常数、电磁波频率相关变化衰减规律和特征；分析了在不同损耗岩土体中雷达波振幅、衰减系数、深度之间的变化关系。(2)探讨了天线的辐射特征及发射天线在桩底面以下随探测深度的辐射区域的变化问题。(3)分析了几种增益的特点，得出SEC增益为适合处理桩底特征的增益方法。分析雷达波的相位极性变化、雷达波能量的衰减变化等问题。(4)根据溶洞不同的填充情况建立了相应的层状地质模型，并对其进行了雷达波的正演合成。对充气空洞和湿粘土充填溶洞进行了时域有限差分正演模拟。(5)对已知地质模型的雷达合成记录进行了层状介质的介电常数、电阻率等参数运用模拟退火方法进行了反演研究。根据反演结果计算了已知地质模型的层内衰减系数；对实测桩底的雷达数据，根据绝对振幅的衰减情况计算了雷达波在桩底整体的衰减系数。