由于不需要钻孔就可反演浅层地层信息,近些年来,瑞利波已广泛应用于地震工程及岩土工程测试中。本文系统研究了瑞利波测试土层剪切波速结构的理论、测试及数据处理方法:总结了瑞利波理论及应用的发展和现状,介绍了测试的基本原理和设备;研究了采用Gabor变换提取频散曲线及反演土层剪切波速结构的数值处理方法;编制了相应的计算软件;对日照钢铁集团两个磨床基础的土层剪切波速进行了测试,并与单孔法的结果进行对比,瑞利波法测得的剪切波速与单孔法测得结果相比的误差都在28%以内,能够满足工程实测的要求。论文针对水平成层模型研究了频散曲线的理论计算方法,讨论了频散曲线与土层剪切波速之间的关系。传统的相位谱法提取频散曲线时,将两通道间的相位差限制在-π～π范围内,对拾振器的间距有严格要求。采用时频分析方法分析了瞬态瑞利波频散曲线的提取,避免了对相位差的限制。数值试验结果表明,时频分析方法具有较高的精度,为土层剪切波速结构的计算奠定了坚实的基础。本文编制了瑞利波测试土层剪切波速结构的程序,并利用该程序计算了两个磨床基础的土层剪切波速,提高了数据处理的效率和精度。