本发明公开了一种隧道拱顶衬砌脱空定量分析方法，在隧道中心线上布置纵向地质雷达测线从而确定隧道拱顶衬砌脱空区纵向截面的二维数据，利用衬砌脱空定量分析公式计算出脱空区的体积大小；其中，V为脱空区体积，R为拱顶曲率半径，a、b分别为脱空区首端和末端位置的拱顶中点到脱空区底面的垂线段长度，L为脱空区纵向长度。采用上述技术方案，本发明的隧道拱顶衬砌脱空定量分析方法，能够确定隧道拱顶衬砌脱空的定量信息，包括质量缺陷的空间形态、位置分布、体积大小等三维模型空间属性。