作为一种沿地表传播的弹性波，瑞雷面波在不少地球物理调查以及岩土工程勘察中得到了应用。瑞雷面波在在均匀半空间传播不会有频散，但是在不均匀介质中高度频散。前人对面波在垂向不均匀介质（水平层状介质）中传播的频散特性做了大量的研究，但对瑞雷面波在横向不均匀体中传播时的频散特性研究很少。目前尚未建立精确的理论来描述瑞雷面波在横向不均匀介质中传播的规律。面波勘探目前主要基于频散曲线反演S波一维速度模型，但浅表速度不均匀体对瑞雷面波传播的影响是不可忽略的。　　 通过利用交错网格，对一阶速度-应力弹性波动方程进行离散化，采用有限差分法数值模拟了地震波在地表有速度不均匀体介质中的传播，研究了速度不均匀体对瑞雷面波传播的影响，并通过相位解缠和振幅改正，求取了存在速度不均匀体时瑞雷面波的相速度，并绘制了频散曲线，最后通过二维串口滑动滤波消除速度不均匀体对面波传播的影响。论文主要工作和结论有:　　 1.首先回顾和总结面波正反演及处理技术的历史发展及研究现状;　　 2.从基本方程出发，导出弹波动方程一阶速度-应力微分方程组，通过时间上的2M阶差分和空间上的2N阶差分推导出交错网格有限差分数值模拟方程，并给出了三维各向同性介质中有限差分方法的稳定性条件，自由边界条件和吸收边界条件。　　 3.利用带速度不均匀体的均匀半空间中的2-D及3-D模拟，在近地表加入不同大小，不同速度的速度不均匀体（一个或多个），对比分析了速度不均匀体对面波传播的影响，通过提取不同时刻的波场快照，分析了面波传播能量走向;分析表明瑞雷面波在低速体模型质点振动幅度人于均匀模型，高速体模型质点振动幅度最小。低速体对面波传播的影响较高速体明显，相对于高速体和理论模型，面波在通过低速体之后，低速体上方检波器还会接收到持续的振动。另外不同大小的速度体对瑞雷波传播影响不同，速度体越大影响越明显。瑞雷面波传播通过低速体时，一部分波会滞留在低速体内传播，在低速体边界，一部分波反射回低速体内继续传播，一部分波通过透射，向低速体外散射，形成柱状波。　　 4.对地震道集每一道分别作傅里叶变换，可求得瑞雷面波振幅谱。分析表明，均匀半空间模型下，瑞雷面波通过低速体时，能量激增，能量主峰接近子波主频，但随着频率增大出现能量较主峰弱的第二峰;瑞雷面波通过高速体时，能量降低，其趋势与均匀半空间保持一致，无第二峰值出现。双层模型较均匀半空间模型由于界面反射波的干扰，瑞雷面波传播规律进一步复杂化，不同速度不均匀体模型振幅谱均出现双峰，高频第二峰能量和主峰能量相近。　　 5.通过解缠算法求得真实相位，在求取相速度时加入振幅改正，并提取频散曲线，评估速度不均匀体对面波传播的影响，试验表明，振幅改正后提取的面波相速度，能够有效抑制数值模拟过程中的高频部分能量的不稳定造成的波动。频散分析证实了速度不均匀体影响了瑞雷面波频散曲线的估计，通过不均匀体上方接收道提取的频散曲线，基阶波受到速度不均匀体物性参数的影响，无法正确识别地层信息，而在没有不均匀提上方提取的频散曲线，随着接收道远离不均匀体，频散曲线逐渐趋近于理论模型，但高频段高阶能量发育更明显，并占主导地位。　　 6.通过3-D单炮点平行多道集，二维窗口滑动平均，能有效削弱低速不均匀体对频散曲线的影响。滑动平均窗口内，选取适当道间距方能获得比较理想的改进频散能量谱。实验经验表明，道间距与低速不均匀体半径接近时，修正的频散曲线效果最佳。