随着我国交通基础建设的飞速发展,在岩溶发育区修建隧道是非常普遍的。岩溶地区的地质条件极其复杂,施工过程中极易遇到溶洞、断层、破碎带等不良地质体,造成突水(突泥)、垮塌等地质灾害,严重危机施工人员的生命安全,制约隧道施工进度。因此,隧道开挖过程中进行超前地质预报是一项重要且不可缺少的工作,而地质雷达法是目前短距离预报准确率最高且应用最为广泛的一种方法。然而在数据解译分析方面,我国解译人员获取地质信息的方式多依赖振幅信息,预报准确率达不到实际的工程需要。依托贵州省黔大东清高速(即毕节环北高速)14座在建隧道,基于MATLAB软件的强大数值处理分析成图功能,对美国SIR型地质雷达数据结构进行剖析,将S变换时频分析法用于地质雷达数据分析中,并根据单一介质和典型不良地质体的时频变化特征,提出了一种雷达数据解译的新方法,即时频分析解译法。具体内容包括:1)对SIR型地质雷达数据结构进行解析,对数据头中variable部分进行了补充解析,发现该部分主要包含有时间零点、增益设置、滤波设置、后期处理等信息。SIR-4000主机采集的数据不同于老版本SIR主机数据,主要表现在数据块起点位置以及数据位数的不同,进而导致了SIR-4000数据的数据块需要使用long字符进行解译。2)使用MATLAB软件对SIR-4000及SIR老型号的雷达数据进行读取,并成功生成单波图、波形堆积图、能量图以及傅里叶变换频谱图,拓展了地质雷达数据处理方法。将S变换时频分析方法用于雷达数据分析中,并生成用于地质雷达数据时频分析的时频图和最大比重频率变化图。3)探讨增益和滤波方式对数据频率信息的影响。分别使用傅里叶变换整体性频谱分析以及时频分析查看频率域信息,发现增益对整体性频率分析有影响,这也说明不考虑增益的傅里叶变换定量分析研究是欠严谨的;对于时频分析的某一时刻最大比重频率值基本无影响,该最大比重频率值若用于数据解译可以避免增益的影响,滤波方式的选择对整体性频率分析及时频分析均无影响。4)对单一介质以及典型不良地质体地质雷达数据进行时频分析,得到单一介质以及典型不良地质体地质雷达数据时频变化特征。岩石、水、空气三种介质的地质雷达数据时频图上均存在一平行时间轴的最大比重山脊,土体介质的时频图在整个时间域上稳定性均较差,不存在最大比重的平行山脊。对典型不良地质体地质雷达数据也有着其各种的时频变化特征,主要表现在平行时间轴最大比重山脊的取值及其持续时长这两方面。5)根据单一介质以及典型不良地质体的时频变化特征提出了地质雷达数据的时频解译方法,将其作为地质雷达数据解译的一种新方法。并应用于实际工程中,效果良好。与常规分析相比较,由于其不依赖于振幅信息,故在分析采集效果不理想的数据时具有一定的优势。一定程度上降低对采集人员的专业要求,有利于地质雷达预报准确率的提高。