本文以模型地震学理论为指导，把超声波实验方法作为主要的研究手段，根据物理模型相似性原理，用多种材料制作了人工裂缝模型和孔洞模型。依据模型实验进行了二个方面的研究。第一、利用人工裂缝模型，研究了裂缝密度、方位和张开度的变化对地震波属性参数的影响，根据实验结果，总结出：①可利用横波分裂的不同程度来检测裂缝密度的高低；②可利用纵横波的振幅、主频、衰减(或品质因子Q)和主振幅的变化来检测裂缝张开度的变化；③可利用速度的差异和振幅异常来检测裂缝发育的方向；④可利用纵波速度的变化来推测裂缝中是否含流体。第二、利用孔洞模型，研究了温压环境下孔洞密度的变化对地震波属性参数的影响，由实验结果的分析认识到：①孔洞密度越小，接收到的地震波信号越强，随着孔洞密度的增加，地震波的属性参数，如：纵横波速度、振幅、主频率和品质因子Q等逐渐变小，各参数变化的幅度有着明显的差异，并且存在着一个阈值，当超过这个阈值时，孔洞引起的地震波信号微弱到难以识别，对不同的材料和不同的温压环境，阈值不同；②压力和温度对孔洞模型的地震波属性参数也有影响，但压力的影响比温度更为显著，随着压力的不断增加，纵横波速度、振幅、主频、品质因子等参数逐渐变大，而随温度的变化则相对较弱。通过对人工裂缝和孔洞模型的超声波实验研究，可以认为：裂缝密度、方位、张开度和孔洞密度的变化对纵横波的速度、振幅、衰减(或品质因子Q)和主频率等参数均有明显的影响，但裂隙参数的变化对地震波动力学特征参数(振幅、衰减、主频率等)的影响远远大于对运动学特征参数(速度等)的影响，这为利用地震波的振幅、衰减和主频率等属性参数进行裂缝和孔洞特征的检测提供了可靠的实验基础。