为解决三维探地雷达（3D GPR）用于沥青路面结构病害检测时图谱信息解译困难的问题，基于三维探地雷达对湖北随岳高速进行实地数据采集，结合卷积神经网络辅助分析，获得结构病害疑似点位并对疑似点位进行取芯检验，验证病害识别与反射裂缝尺寸计算的准确性，分析3类常见结构病害的图谱特征。研究结果表明：不同结构病害在三维探地雷达图谱中的表现形式差异明显，基于三维图谱的反射裂缝尺寸推理方法可靠性较高。研究结论为三维探地雷达回波图谱自动解译技术的广泛应用提供借鉴。