本发明公开了一种地基干涉虚拟孔径形变监测雷达系统及工作方法，由三脚架、二维转台、雷达子系统和数据显示子系统构成，雷达子系统实现特定区域扫描，二维转台实现全域扫描。雷达子系统采用分布在矩形四条边上的均匀稀疏线阵向隧道内壁辐射毫米波频段的宽带调频连续波信号并接收回波信号，得到初始雷达回波数据；经过第一次虚拟孔径处理即MIMO处理后，实现孔径扩展；执行距离向傅里叶变换；再执行第二次虚拟孔径处理即预测外推处理，进一步实现孔径扩展；经二维数字波束形成处理后得到高分辨率的三维雷达复图像，从主副图像中获取包含差分相位的干涉图，对干涉图解缠校正后，可得到隧道内壁形变情况并传输到数据显示子系统。