探地雷达(Ground Penetrating Radar，简称GPR)是一种利用超宽带电磁脉冲进行地下目标体探测的无损探测仪器，具备检测速度快、连续无损伤、高检测精度和低检测成本等特点。探地雷达用于道路检测时，通常将道路材料视为均质材料，基于均质假设来建立路面结构体系模型，采用均匀介质理论进行数据解释。实际道路材料组成和构造具有非均质的特征，道路工程材料一般可看作是由固态、液态和气态三相介质成分组成的混合物，表现出介质的组成和构造非均匀性的特点，不同位置分布的材料介电特性也不尽相同。如果不考虑材料的非均匀性，采用均匀介质理论进行数据解释，将不能如实准确的反映实际材料的固有特征。
本文针对上述探地雷达应用技术存在的问题，开展了探地雷达电磁波在路面非均匀介质中的传播特性研究。主要研究内容和结论如下:
(1)基于试验，对道路材料(沥青混凝土、水泥混凝土)的介电常数进行了研究，数据分析结果表明实际道路工程材料的非均匀性是客观存在的。
(2)基于电磁波理论，分析了电磁波在一维非均匀介质中的传播性质，并对反射波与透射波的振幅及传播速度等进行了研究。
(3)结合路面结构体系和道路材料的特点，通过对路面各结构层进行离散划分的方法，建立了一维非均匀路面介质的等效结构模型。采用多频成分合成的方法模拟了电磁波在路面非均匀介质的传播，并编制了相应的程序实现了雷达电磁波的传播模拟。
(4)分析对比了雷达电磁波在均匀介质和非均匀介质中的传播模拟结果，结果表明，考虑介质非均匀性的模拟反射波与实测反射波的拟合效果更好。
开展探地雷达电磁波在路面非均匀介质中的模拟研究，能够充分挖掘出雷达模拟波信号中蕴含的丰富材料信息，结果更加符合工程材料的特点，论文研究成果可为探地雷达数据解释提供理论支持。
