近年来，我国高速公路养护任务日益繁重，部分高速公路在通车不久就出现不同范围和程度的病害。传统钻芯等检测方法，效率低，代表性差，且破坏路面结构。探地雷达作为一种高效、快速的无破损的探测工具，已经广泛应用于水利、道路、隧道等基础设施工程检测中。目前探地雷达检测技术均为沿行车方向进行二维探测，不能全面反应道路下方整体病害情况。新型三维雷达检测技术刚刚兴起，不同道路病害三维雷达检测图谱特征尚不明确。因此，本文针对目前道路无损检测中面临的具体问题，通过数值模拟与现场检测相结合的手段，开展GeoScopeTM频率步进式三维探地雷达无损检测技术研究，取得的结论如下：
　　1、针对频率步进式三维探地雷达天线阵多发多收特点，提出了基于时域有限差分方法的数值模拟思路，推演了三维时域有限差分方法迭代公式、UPML吸收边界条件与点源加载方式，基于Matlab编制了计算程序，并通过空气中点源传播数值算例验证了程序的准确性和UPML边界条件的吸收效果。
　　2、建立了频率步进式三维探地雷达在地下结构中传播的数值模型，研究了开裂、脱空等典型病害对于频率步进式三维雷达x方向和y方向反射剖面图影响，分析了脱空形状，裂缝走向等因素变化对于频率步进式三维雷达图谱特征的影响规律。
　　3、利用频率步进式三维探地雷达对某高速公路试验路段进行检测，对试验路段所有路面出现横缝位置深层病害进行分析，并通过落锤式弯沉仪检测结果进行对比，结果显示，三维雷达不仅可以评估道路深层病害，也可对裂缝深度、走向进行探测，可为道路养护提供准确检测依据。
　　论文成果对于提高频率步进式探地雷达数据解释精度，加快频率步进式雷达在高速公路无损检测工程中的应用，提升我国高速公路无损检测和养护技术水平具有推动作用。论文成果应用对提高我国高速公路科学管理水平，延长我国高速公路的使用寿命，减少社会资源浪费具有巨大社会价值。