土质路基含水量是整个路基路面强度和稳定性的重要影响因素，通常采用钻孔取样等方法进行测试，结果准确、可靠，但成本高、效率低、代表性差，对既有道路、特别是营运中的路段而言，这种破损检测方法实际上很难实现。探地雷达法是以电磁波传播理论为基础，以介质电性（导电性和介电性）差异为前提的探测技术，而介质含水量差异越大其电性差异就越明显，因此，可以用该方法来研究地下介质的含水性。本文基于探地雷达探测理论和方法，研究路基土含水量与介电常数的关系，试图建立二者之间的经验公式，为运用探地雷达方法研究路基含水性提供理论和方法支持。本文采用基于时域有限差分法的GPRMax2D软件，建立了不同含水量、不同介电常数及典型病害类型的单层、多层介质模型，模拟分析了电磁波的相位、振幅、双程走时等响应特征和规律，即：路基土含水量增加会使介电常数和电导率变大，使电磁波的传播速度变小，表现为同一深度的雷达回波的双程走时增大；当电磁波由介电常数小的介质入射到介电常数大的介质时，反射系数为负值，其反射波的相位与激发电磁波的相位相反，反之亦然；当上下界面的介电常数相差较大时，反射系数的绝对值也较大，会引起电磁波的强反射；电导率越大对电磁波的吸收越明显，使其振幅变小；但电导率的差异不会影响雷达电磁波的传播速度。为了采用探地雷达测定路基土的含水量，在数值模拟的基础上设计了物理模型。通过改变模型介质的含水量，获得电磁波在不同含水量介质中的传播速度，再根据低损耗介质中电磁波速度与介电常数的关系求得介电常数，分析、统计、拟合出土体含水量与介电常数的数学关系式。与常用的Topp、Alharathi等经验公式模型进行了对比分析，其结果具有一致的趋向性。结合实际路段雷达的探测结果，分析了路基的含水性及其对路基路面强度和稳定性的影响。研究表明，不同含水量的土质路基的雷达响应特征不一样，含水量越大，反射信号双程走时越长，幅度和频率越低。通过多种模型的模拟分析，可加深对雷达反射剖面的认识，有利于提高解释精度和准确性。