防空洞、涵管、动物洞穴、冲刷淘蚀坑、煤矿采空区、岩溶洞穴等物理力学性质有别于周围介质的这一类地下洞穴在工程中已经成为比较棘手的地质病害,查找这一类地质病害对工程质量和安全有很重要的意义,实际工程中业也迫切需要比较经济的物探方法查找这一类地质病害。瑞利面波勘探正是适应这一工程要求需要加强研究的物探方法之一。本文把美国Kansas大学夏江海教授在实验室模拟发现瑞利面波传播过程中遇到局部非均匀体的散射特征做为研究方向向导,利用有限元方法对瑞利面波波场特征进行数值模拟;通过对不同主频震源下不同埋深和尺寸的洞穴模型进行数值模拟,总结了瑞利面波运动学特征和动力学特征的一些规律和成果。这些规律成果主要包括:1.模拟瑞利面波运动学特征,利用瑞利面波散射规律从地震记录中携带的地质信息对地下局部非均匀地质体进行查找。通过对不同主频震源下不同埋深和尺寸的洞穴模型模拟,总结了这一方法的适用范围。2.模拟瑞利面波动力学特征,验证了空洞与瑞利面波频散曲线上出现断点(“之”字型)之间存在对应关系,并利用频散曲线反演得到空洞位置,定量分析了模拟方法的可行性。