近年来,我国高速公路建设发展迅猛,截至2006年10月高速公路里程数已超过4.5万公里。但是,大部分还没达到设计年限就需要大修,并普遍发生了早期病害。如何快速高效的查明病害产生的原因是高速公路日常养护检测的最重要的任务。本论文从工程实际应用的角度出发,分析了高速公路路面与路基病害产生的原因及病害系统的特性,完善了公路病害评价指标体系;运用计算机图象模式识别技术对路面病害的检测理论与方法进行了论述;采用探地雷达公路探测技术研究了路基病害无损检测技术;根据路面破损与路基病害的相关性,将路面、路基看成一个整体系统,提出了“由表及里、三维一体化”高速公路病害检测的理论方法。本文应用计算机图象模式识别原理,构建了路面破损快速检测系统;通过对路基病害的数学模型模拟研究和物理模型实测验证,研究了适于病害定量化检测的参数,建立了路基典型病害数据库,对路基含水量、压实度以及病害的定量化探测理论方法进行了创新性的研究,为“三维一体化”检测方法提供了理论依据。通过运用决策论的理论和方法建立了高速公路病害决策模型,应用综合决策分析法(SDM)和公路病害地理信息系统(H-GIS),构建了完整的公路病害决策支持系统,使公路病害的决策由定性化、半定量化进入到定量化的科学阶段。