随着国民经济的迅速增长，中国道路基础建设也发展迅猛。工程建设对设计前期勘察、施工过程质量的要求也越来越高。在中国西部地区，尤其是西南地区，因特殊的自然地理和地质环境，复杂的地质结构，广泛发育的公路下伏地质缺陷，致使地质灾害频发。未知的地质灾害给公路工程的建设和安全运营构成极大威胁。当前无损检测设备的精确率、速度和便捷性还未能较好的满足工程勘探需求，针对常见的断层及裂缝、滑坡面及破碎带、软弱层等各类地质界面仍无法准确定位。基于此，本文以公路构筑物地基灾害检测需求和无损检测装备现状与趋势为背景，开展全数字检波器、新一代高精度面波仪样机和成像软件的研发试验。本文采用瞬态瑞雷波法进行探测试验，从理论研究、观测系统建立方法、信号预处理以及数据的分析方法和依据等入手。以典型层状地质示范点为例，凭借正演和反演手段进行对比和修正，研究瑞雷波的频散关系。以具体地质勘查项目为测区，完善了野外观测方法。通过FLAC3D构建瞬态瑞雷波法三维模型，为设备参数调制提供了佐证。从试验数据和模拟分析的结果得出，自研设备采用瞬态瑞雷波法进行软弱层探测已初具成果，具有较大的工程价值和广阔的市场前景。本文主要研究内容如下:　　首先，探讨了地震波勘探方法和瑞雷波传播特性，深入研究波的频散特征。根据常见的野外观测系统布置，建立一套适合本试验的探测方法，重点讨论了包括震源激发条件、道间距、偏移距、观测长度等对信号采集过程及结果的影响。　　其次，针对频散曲线的提取，引入几种常见的数值分析方法——互谱分析法、f-k法、相位移法、t-p法，提出将相位移法和波场分析法相结合的对比方法，为后续的试验分析和FLAC3D数值模拟提供理论基础。　　然后，以有限差分软件FLAC3D为试验场构建瞬态瑞雷波法的三维数值模型。对模型网格划分提出建议，边界条件采用自由边界和静态边界的组合方式能够减少边界入射波的干扰。以频散曲线指导设备参数完整性、一致性的调整。研究道间距、偏移距对勘探精度和深度的影响，并建立对比模型。确定试验场1.0m道间距，6.0m偏移距离的观测参数，为野外工作试验方案的拟定提供参考依据。　　最后，在示范点完成面波仪探测和调试工作。结合地质剖面和钻孔信息，获取瑞雷波信号。通过Geogiga Surface软件对频散曲线进行反演，得出软弱层的分布位置在6.0～9.0m，与实际踏勘结果一致。之后将仪器应用于设计勘查项目，对比地勘岩土分层结果误差小于5％。勘探设备的一致性和精确率得到验证。