本发明公开了一种衬砌拆除作业中地质异常体探测方法及信号处理方法，首先，通过布置在衬砌内部与切割路线平行的两条探测线路中的多个检波器，实时获取衬砌切割作业过程中切割碟片与混凝土衬砌之间的振动信号，并对实时获取到的振动信号进行处理。然后，对处理后的振动信号进行二维快速傅里叶变换，得到振动信号对应的频率‑波数谱。之后，从频率‑波数谱中提取出频散曲线和反射波信号。最后，对频散曲线进行干涉波反演，得到衬砌背后地质体内部的横波速度谱，并对反射波信号进行反演成像，得到衬砌背后地质体内部的反射界面图像。联合反射界面图像和横波速度谱可以准确定位衬砌背后地质体的异常，对现有衬砌背后的地质体异常进行有效探测。