路基塌陷严重威胁公共安全。避免塌陷事故发生的有效方法是提前检测路基空洞,掌握路基情况并有针对性地进行处理。目前常用的路基空洞检测方法有钻芯法和探地雷达法,但钻芯法会破坏公路,探地雷达法的检测结果受环境影响大。本文通过声波换能器阵列和采集系统获得不同源距的声波信号,用矩阵法处理阵列声波波形获得模式波分布曲线,根据模式波的形状和分布特征判断路基空洞。该方法具有无损检测、结果准确、受环境影响小等优点,能够弥补以上不足。本文研究利用声波模式波进行路基空洞检测的方法。建立二维多层介质模型,用平面波叠加原理推导了SV波响应的计算式和系数递推矩阵,实现了SV波响应的计算,获得了路面阵列声波响应的二维谱,计算得到了路基密实和含空洞情况下的二维谱及模式波分布曲线,为声波模式波路基空洞检测奠定理论基础;设计并实现了声波换能器一致性检测系统和声波信号采集系统,为声波模式波路基空洞检测提供硬件基础。主要成果有:（1）当路基密实时,从路面测量的模式波为直线,群速度在频率大于2 k Hz的范围内接近常数,与路基的纵波速度相等,可用于评价路基质量。当路基中有水层或空洞时,模式波为曲线,其形状与路基密实时差异明显,可用于识别路基水土流失和空洞。（2）为提高检测结果的准确度,需要筛选一致性好的声波换能器接收声波信号。为此,本文设计了声波换能器一致性检测系统。系统产生变频的正弦信号,同步采集声波换能器前、后的正弦波形,利用快速离散傅立叶变换处理数据,获得声波换能器的谐振频率和动态参数,对声波换能器进行检测筛选。（3）为同步采集路面多道声波信号,设计了声波信号采集系统。系统采集声波数据并传输至上位机。用矩阵法提取波形的相位信息得到模式波分布曲线,通过模式波形状和分布特征判断路基情况。（4）为验证本文所述的检测方法的有效性,进行现场实验。用一组经过筛选的声波换能器组成接收阵列,在多种类型的实验场地采集声波,并获得模式波分布曲线。实验结果与理论计算结果具有一致性,验证了声波模式波检测方法的有效性。（5）为验证声波模式波检测结果,本文给出三种在钻孔中通过瞬变电磁响应获得地层电导率的方法,通过电导率异常判断路基空洞。