本发明公开了一种隧道衬砌壁后注浆空洞检测方法，包括：S1、构建包含不同空洞尺寸对应机电阻抗信号的样本数据集；其中，所述机电阻抗信号通过安装于注浆空洞衬砌内壁位置处的压电陶瓷片对衬砌进行谐振激励产生；S2、构建卷积神经网络，并利用样本数据集对其训练；S3、将待检测的机电阻抗信号输入至训练好的卷积神经网络，获得对应的空洞尺寸检测结果。本发明方法能够满足对壁后注浆空洞的无损检测，并且具有良好的经济性、便捷的实施性以及可靠的准确性。