随着我国高速铁路线路里程的增长和使用年限的增加,无砟轨道病害逐渐增多,成为保障铁路行车安全所面临的重要问题。空洞是无砟轨道最为常见的病害之一,高速铁路线下结构的空洞检测一直都是铁路工务部门的主要任务。传统的路基检测方法都会对铁路线路造成破坏,且检测速度慢,耗费了大量的人力物力,这些都对铁路线路的检测方法提出了新的要求。探地雷达技术作为一种新的无损检测技术,具有快速、准确等优点,引起了相关部门的关注并在高速铁路线下检测领域开展了试验性研究。本文采用软件仿真与实验相结合的方法,首先利用GprMax软件对无砟轨道的空洞病害模型进行正演模拟,并利用Matlab设计算法对模拟结果进行处理分析。然后在实验室中建立模型,利用RIS探地雷达系统进行探测并对探测结果进行研究。主要研究内容如下:(1)分别建立钢筋、空洞模型,并对经过背景噪声移除处理后的雷达剖面图像进行解释及分析。掌握探地雷达电磁波在遇到钢筋、空洞时呈现出的图像特征,为钢筋及空洞位置的判定提供理论依据。(2)根据探地雷达工作方式及电磁波传播原理,依据公式计算出合理的探地雷达参数并利用GprMax软件对钢筋空洞模型进行正演模拟。根据由简入繁的研究思想,依次对单根、单层、双层直至三层钢筋与空洞模型进行正演模拟,并对模拟结果进行直达波及背景滤除处理。根据所得结果,研究钢筋直径、钢筋间距和钢筋埋深三者分别对空洞雷达回波的影响。(3)利用意大利IDS公司生产的RIS探地雷达系统,以聚苯乙烯泡沫塑料模拟空洞,干沙作为介质模拟混凝土,采用在沙层中埋设钢筋和泡沫塑料的方法进行实验。根据实验中钢筋间距、沙层厚度以及泡沫尺寸与埋深的大小,通过对工作参数的计算,设计合理的探测方案进行探测,并对探测所得结果进行地面直达波去除,均值法去除背景及水平噪声和F-K偏移处理。根据所得结果,研究单层、双层和三层钢筋间距和埋深对空洞雷达回波的影响。