本发明涉及地质勘察技术领域，公开了一种基于护盾结构的TBM拱顶破碎精细探测装置与探测方法。旨在解决现有技术中拱顶破碎造成工序和工时的增加，且超前地质预报不能提供小尺度异常体或破碎体的信息，同时由于护盾的钢制结构和探测方法与精度限制，无法实现拱顶精细探测的技术问题。本发明包括：雷达行走导轨、和自行式地质雷达天线盒；自行式地质雷达天线盒电连接地质雷达数据采集器，自行式地质雷达天线盒的控制输入端与地质雷达数据采集器的数据输出端电连接计算机控制与数据分析终端。本发明填补了TBM隧道拱顶探测的空白，探测局部破碎精度可达分米级，具有较强的实用性，能够有效的指导支护参数和工法的选取，具备推广应用前景。