对于精度和适应性要求较高的隧道衬砌探地雷达无损检测中,需先掌握衬砌病害的雷达剖面图像特征,建立典型的模型曲线,因此作为反演与图像解释的探地雷达正演模拟技术具有实际意义。目前,探地雷达的正演模拟集中在有限元法和时域有限差分法,其网格划分直接影响计算精度和计算量,且在模拟前处理过程中稍显复杂。本文将无网格法引入隧道衬砌病害探地雷达的正演模拟研究中。该方法形式简单、适应性强,摆脱了网格限制,前处理只需将计算场离散成节点,并用滑动最小二乘法(MSL)拟合场函数。只需正确选取基函数、权函数;合理确定影响半径和节点分布密度,即可得到精度较高的光滑连续结果。主要研究内容和成果如下:1、进行了隧道衬砌空洞地探底雷达三维物理模型试验研究。通过制作隧道衬砌空洞的物理模型,将雷达探测结果经过处理生成三维图像。从图像分析,1600MHZ天线探测的图像精度要高于900MHZ天线;从三维图直观的显示出模型中空洞的真实情况,包括空洞的大小和形状。本次试验中的菱形剖面空洞,从三维图中看出其在水平切面形状是随深度增加而逐渐增大的矩形。通过实验,探究了三维探测方法及验证了三维探测对图像解释有更精确、可靠的功能。2、从无网格法的理论基础滑动最小二乘法出发,选用了负指数型权函数和二维中的二次基函数,在积分中采用高斯积分。在边界的处理上,用罚函数处理了第一类边界条件,又使用改进的SARMA吸收边界条件抑制了模型边界波的反射,并作了详细的推导。3、采用无网格伽辽金法编写了MATLAB正演程序,对隧道衬砌空洞中不同形状空洞作了数值模拟并进行图像处理。对图像进行分析,菱形空洞形状为“抛物线”形,双矩形空洞形状为交叉的双“抛物线”形,为实际工程中图像解释提供了参考依据。将物理模型试验的结果同MATLAB数值模拟结果比较,二维剖面形状都为“抛物线”形,验证了采用无网格法对隧道衬砌病害探地雷达正演模拟的可行性。