层状介质中的瑞雷面波不同于纵波和横波,它具有明显的频散特性,正是这一特性使得它能够在勘探及检测领域得到广泛的应用和研究。利用瑞雷波信息反演层状介质的性质和状态,是地震勘探、岩土工程领域关注的研究课题。反演问题是地球物理学的核心问题,它主要指根据观测到的数据,借助于正问题的数学模型,来求解地下介质的几何分布或物性参数分布。本文通过介绍和比较现有的线性及非线性反演方法,提出将广义逆算法反演应用于面波反演中的思想,通过计算和分析证实了该方法是可行且有效的。本文首先分别对各向同性介质、均匀半空间介质和层状介质进行了讨论,分析了瑞雷面波的频散特性。然后针对几种目前反演面波频散曲线常用的反演方法:最小二乘法、遗传算法、模拟退火法等,比较了这些方法的优缺点及反演的效果。引入一种线性反演方法——广义逆算法,采用标量传递算法对瑞雷波频散函数进行数值计算模拟得到频散曲线,作为反演的基础,再进行编程实现瑞雷波反演模拟,并与最小二乘法反演比较该方法具有收敛速度快且稳定的优点。最后采用τ-p变换法对面波提纯和常规Fourier变换来提取频散曲线,利用本文方法对衡邵高速公路的瞬态面波勘探的数据反演了路基地下速度结构,完整地实现了在实际勘探中面波反演的流程。总的来说,瑞雷波的反演研究是面波勘探领域中很重要的研究课题,反演解释方法的选择影响到地下介质性质及参数的准确性,也就直接关系到面波勘探的精度。由于地下介质的复杂性,可进一步发展复杂地层介质的反演方法的研究。