本发明属于隧道衬砌厚度检测技术领域，公开了一种基于地质雷达小波变换的隧道衬砌厚度识别方法及系统。根据电磁波发生反射与折射均在二维平面内的特性，建立隧道衬砌不同厚度混凝土结构地电模型。利用地质雷达天线对隧道衬砌不同厚度混凝土结构地电模型进行正演模拟；根据偏移算法，对地质雷达特征响应进行偏移处理；根据地质雷达发射子波的时频特征，采用高斯函数拟合构造地质雷达小波基。根据已构造的地质雷达小波基，编写小波变换时能密度分析程序，对地质雷达正演模拟信号和实测信号进行小波变换时能密度法分析识别，获得隧道衬砌混凝土结构的厚度值。本发明分析的地质雷达信号分辨率高，结果准确，识别误差小，小于设计值的5％。