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探地雷达是种有效的、非破坏性的、快速的检测技术，在工程领域中得到了广泛地应用。在下向分层充填法中，尾砂胶结充填体的稳定性对该采矿方法至关重要。尾砂胶结充填体顶板会出现大小不一的裂缝，顶板的裂缝可能会引起顶板冒落片帮事故；针对现有顶板检测技术的不足，本文提出将探地雷达技术引入到尾砂胶结充填体顶板裂缝探测，分别从裂缝的电磁波响应原理、正演模拟、室内试验以及现场试验多种角度对尾砂胶结充填体顶板中裂缝的探地雷达图像响应特征进行了系统地研究，本研究得到了江西省研究生创新专项资金项目“充填体顶板裂隙的地质雷达探测技术研究”的资助，论文主要内容及其成果如下：（1）测试了尾砂胶结充填体的介电性能，从理论上论证了探地雷达探测尾砂胶结充填体中裂缝的可行性；（2）在原理上分析了垂直裂缝和倾斜裂缝的探地雷达双曲线绕射波响应特征，并推导了反映双曲线绕射波规律的数学公式，揭示了在介质因素、裂缝深度、裂缝水平位置、不同位置裂缝因素下裂缝的电磁波响应规律；（3）从正演模拟角度分析和验证理论分析中不同因素下裂缝的电磁波响应规律，正演结果与理论分析一致。在其他条件不变情况下，介质材料的相对介电常数越小，所产生的双曲线绕射波两翼扩展程度越平缓；裂缝越深，产生的双曲线绕射波随着裂缝深度下移，绕射波两翼扩展逐渐变得平缓；裂缝水平位置的变动只会引起双曲线绕射波水平的移动，不影响绕射波两翼扩展程度。同时分析了分层均匀介质条件下裂缝的正演特征；（4）制作了尾砂胶结充填体裂缝室内模型，模型试验结果表明：探地雷达能够识别尾砂胶结充填体中的裂缝，并较准确地确定裂缝的状态。在某矿山对尾砂胶结充填体顶板裂缝进行了现场探测，现场成像特点与室内试验结果一致；（5）基于GeoStudio2007数值模型正交试验结果，分析了不同宽度裂缝及不同深度裂缝对尾砂胶结充填体顶板稳定性的影响，根据数值模拟结果对含不同裂缝的顶板稳定性分为3级，并制定了相应的处理措施；通过本文研究表明：根据理论分析、正演模拟研究和室内试验研究，系统地分析了尾砂胶结充填体顶板中裂缝的探地雷达图像响应特征，为探地雷达探测裂缝的实际应用提供理论指导和依据，增强了对尾砂胶结充填体裂缝的探地雷达信号的识别与解译能力，在现场应用中也确立了探地雷达探测尾砂胶结充填体顶板裂缝是切实可行的。