基于探地雷达探测剖面反射波特征定性研究土壤污染时空分布与变化已取得良好效果,但利用探地雷达信息定量进行土壤污染程度评价的研究起步伊始。本文试图通过从GPR探测剖面上提取介电常数信息,并与土壤中污染物含量建立对应关系,从而实现利用GPR探测结果定量评价土壤污染程度。本论文主要开展了以下四方面工作:一是室内模拟实验研究了未污染土壤、石油污染土壤、无机盐污染土壤的探地雷达探测图像特征;二是现场探测研究不同含水量土壤探地雷达图像特征;三是研究开发了依据探地雷达图像提取介电常数的方法;四是建立了不同污染物浓度与介电常数之间的定量关系。研究发现:利用公式求取介电常数的方法简单易行,式中波速可采用原位直达波测试或波速分析等方法确定,但取样标定的方式更为准确;基于探地雷达剖面信息确定的介电常数能够反映出土壤物质组成和含量变化,可用以量化分析土壤污染程度;未污染土壤孔隙水含量和雷达实测介电常数的关系遵循传统的Alharathi公式,可由此量化分析土壤含水量;被油类污染的土壤,其介电特性符合扩散介电模型,可采用体积混合模式的CRIM介电模型量化分析土中油类含量;被盐类物质侵入的土壤,可采用介电常数和振幅作为输入参数的神经网络方法,进行污染物的量化分析。本论文建立的利用探地雷达进行土壤污染程度定量评价方法,及土壤介电常数与污染物浓度之间的量化分析公式,为探地雷达这种快速简便的地球物理探测方法在土壤污染评价中的广泛应用奠定了基础。后续工作中将广泛而深入的研究不同类型的土壤污染物对介电常数的影响,并建立针对土壤类型、物理力学状态、污染物种类的土壤介电常数与污染程度之间的定量关系。