半刚性基层作为道路结构的主要承重层,其良好的力学性能是实现“强基薄面”路面结构形式的基础。半刚性基层的使用寿命与工作状况决定了道路结构的使用年限与整体性能。在半刚性基层的实际使用中,不断发生着材料损伤与结构破坏两方面的变化,从而影响其整体使用寿命。关于半刚性基层使用寿命的研究一直沿用着疲劳指标模式,其采用的疲劳寿命预估模型与基层的实际使用条件并不符合(只考虑了荷载作用而忽视了环境因素作用),因而使道路结构发生了大量早期破坏现象。为此应当研究冻融损伤对材料寿命的影响情况及半刚性基层材料在冻融荷载耦合作用下的力学性能变化规律,本文开展了大量室内模拟试验,研究了半刚性基层材料的冻融损伤特性与疲劳损伤特性,得到耦合作用下的模量水平衰减规律,建立了其模量预估方程。结合对无损检测技术的研究提出了半刚性基层工作状况评价方法与剩余寿命评价方法,为半刚性基层的检测评价与大修处理提供依据。首先,开展了季冻区气象资料统计分析工作,结合现有道路温度场研究理论与现场环境温湿传感器检测数据,得到基层位置实际温湿状况,制定室内温湿条件模拟的标准。通过室内模拟试验得到了温湿条件单独作用下基层材料强度与抗压回弹模量的变化规律,即半刚基层性材料力学指标的温湿敏感特征。根据国内外冻融试验研究现状,分析半刚性基层材料冻融损伤的产生机理,合理设计了适用于半刚性材料的冻融试验方法。选取强度和抗压回弹模量为力学性能评价的主要指标,通过室内模拟试验得到了半刚性基层材料力学性能在冻融损伤下的衰减规律。分析不同冻结温度与冻融损伤之间的关系,基于等效损伤原则,得出了不同档次冻融循环作用次数之间的折算标准,提出当量冻融循环次数的概念,为模拟长年限环境因素作用提供依据。其次,开展了半刚性基层材料疲劳性能的研究,得到荷载作用下基层材料的疲劳寿命,即一般的基层材料疲劳方程。而后研究了冻融循环作用对基层材料疲劳寿命的影响规律。基于对现有疲劳性能研究的分析,提出基于模量指标的基层材料损伤模型,提出以弯拉模量为主要参数的基层材料使用寿命预估方法。在此基础上制定荷载冻融耦合作用下的室内试验模拟条件,按年均作用次数施加冻融-荷载作用,得到了长年限内的基层材料模量衰减规律,建立了荷载-冻融作用下的基层材料模量预估方程。为不同使用年限下的基层工作状况评价的力学参数取值提供参考。最后,深入研究了三维探地雷达图像成像原理与图像显示特点,掌握探地雷达数据处理相关参数设置原理。针对半刚性基层探测过程中常见的结构物建立标准三维探地雷达图像分析流程,形成包括裂缝、脱空、松散等结构物图像特征。最后依托实体检测项目验证三维探地雷达图像分析流程与结构物图像特征的可行性。依托国道(G302)农安北八里堡段大修工程,在面层铣刨后的半刚性基层面上进行三维探地雷达检测,对比铣刨前后的雷达检测图像,分析研究同一病害结构在先后两次雷达图像上的异同点,完成对典型病害结构雷达图像的优化认定研究。结合现场病害调查与典型病害位置的取芯研究,得到各试验路段基层病害分布情况,得出半刚性基层典型病害分布特征。围绕FWD对半刚性基层沥青路面弯沉盆的检测,基于半刚性基层沥青路面结构层模量反算原理及反算方法,依托国道(G302)农安北八里堡段等五条试验路开展基于FWD的半刚性基层工作状况评价方法的研究。结合材料参数损伤状态和路面结构响应状态,提出了基于无损检测技术的半刚性基层工作状况评价方法,最后在室内模拟试验与室外检测评价结果的基础上,分析了半刚性基层在实际使用条件下的整体性能。提出了旧路半刚性基层进行整体评价的方法,应当在材料损伤与结构破坏两个方面进行,主要以材料的剩余寿命为评价维度,进而选择合适的旧路半刚性基层大修处理方案。对于材料剩余寿命较高的旧路基层应采用两阶段设计法,充分利用半刚性基层剩余寿命。