随着近年来我国交通建设的蓬勃发展,山岭隧道建设正如火如荼的进行,山岭隧道地质结构复杂,隧道施工遇到地质灾害时容易发生各种工程事故,亟需一种方法来探明开挖前方的未知区域。地质雷达作为近年来发展迅速的一种探测方法,因其探测的快捷性、无损性、抗干扰性强等优点被广泛应用于隧道的超前地质预报中,但是现今雷达图像解译的主观性较强、且对不良地质特征响应的研究不全面,导致时常有错报、漏报等现象发生。本文针对这些问题,开展隧道断层破碎区地质雷达探测特征响应的研究,从理论分析、正演实验和工程实测等方面强化对断层破碎区的认识,实现雷达信号的自动分类识别。论文的主要内容如下:(1)基于地质雷达电磁波在地下介质中的传播规律,总结了雷达数据的常规处理方法;对信号频域、时频域的转化方法进行分析比较,选择成熟的小波变换(WT)作为信号转化方法;从麦克斯韦旋度方程出发,结合Yee氏网络,对时间域有限差分法进行研究。(2)基于时间域有限差分法开展正演模拟,对地下介质中常见的相对介电参数和电导率进行组合,探究不同地层中雷达的极限探测深度;建立含水、含气、水气混合和界面形状不规则的断层模型,通过时域、频域和时频域的联合分析,总结电磁波在各种不同断层中的传播规律,对不同类型的断层进行分辨。(3)基于XGBoost算法构建网络模型,仿真信号作为数据集,将雷达单道波中的7个特征参数作为分类特征输入模型;对隧道断层区域所处的外部环境进行分类,增加自动分类的先验条件,对比分析了雷达数据在单一条件下和综合条件下分类的精准率和召回率,两者都达到了比较高的水平,其中单一条件下模型的效果更好。(4)基于断层的响应特征和自动判别模型,结合江苏宜兴市阳灵隧道的工程条件和检测数据,对上述成果在实际工程中的应用进行验证评价。阳灵隧道断层雷达检测数据与正演仿真数据的规律基本一致,增加了正演实验的可信度;信号自动判别的精准率和召回率都达到了工程要求,实现对阳灵隧道断层病害的自动判别。本文共有图48幅;表15个;参考文献90篇。