介质的横波（S波）速度与剪切模量(μ)和杨氏模量(E)直接相互关联。剪切模量和杨氏模量是反映介质抵抗形变能力的物理量，常将S波速度作为评价介质抵抗形变能力的一种间接手段。在海洋工程建设中，如海底管道、石油平台与跨海大桥等建设中，必须进行海洋浅部沉积层的地基稳定性评价，而这种评价主要是进行海底沉积层抵抗形变能力的评价，一种被广泛应用的方法是利用海底介质的S波速度作为间接手段进行评价。另外，在海洋石油勘探、海洋多波多分量数据处理及海洋深部S波速度结构成像中，都需要较为可靠的海底浅部沉积层S波速度模型。海洋浅部S波速度结构对海洋地质工程勘探、海洋油气资源勘探、海洋深部S波成像等具有重要的实用价值，研究海洋浅部沉积层S波速度结构意义重大。　　对于S波速度的研究，一种是利用体波中S波到时信息、反射信息及多波多分量方法进行S波速度成像，另外一种是利用面波的方法进行S波成像，包括主动源面波和被动源（噪声）两大类，在工程勘探中应用更为广泛的是第二种方法。面波是在两种不同介质分界面之间传播的地震波，按照分界面两侧介质属性不同分为三类:在空气-固体介质分界面传播的瑞雷波(Rayleigh-wave)、液体-固体介质分界面传播的斯科尔特波(Scholte-wave)和在固体-固体介质之间传播的斯通利波(Stonely-wave)。面波因在分层介质中传播时具有频散特性，即不同频率的波以不同的速度传播，而此频散特性取决于面波传播深度范围内介质的波速度等弹性参数，可利用面波的频散特性进行地下介质层弹性参数的研究。因Rayleigh波是在空气-陆地分解面上传播，数据采集较其他类型面波而言相对容易，已被广泛用于深部岩石圈速度结构成像（长波长天然地震Rayleigh波）和浅部速度结构研究（高频勘探Rayleigh波），且在S波速度成像中已取得较好的应用效果。随后，在解决水中地震数据激发和采集系统设备问题后，特别是气枪震源系统与海底地震仪OBS的问世与发展，使海洋面波(Scholte-wave)被广泛用于江河、湖泊及海洋等浅部沉积层的S波速度成像研究中。　　利用均匀半无限空间固体介质上覆海水层模型的Scholte波传播方程和频散方程，计算了Scholte波相速度与固体介质S波速度之间的关系，发现Scholte波相速度约为海底沉积层速度的84％～93％。随着海水深度的变化，长波长的Scholte波相速度变化较大，但短波长的变化较小。　　论文推导了均匀层状介质上覆海水层的Scholte波频散方程及基于传播矩阵理论的Thomson-Haskell求解方法，指出将各层传播矩阵进行归一化处理可避免高频数值精度丢失问题。设计了三种典型的海洋-沉积层模型进行了Scholte波频散特性研究，研究结果表明:当浅部沉积层的S波速度较低时，Scholte波相速度较小，随着Scholte波波长增加，Scholte波相速度变化梯度加大;存在“软”夹层时，Scholte波频散曲线变化复杂，随着介质层数的增加，这种复杂程度进一步加大，且会出现较强的“模式亲吻”现象;在“硬”夹层海洋-沉积层地质条件下，Scholte波低阶模式频散曲线变化梯度小，随着阶次增加，其频散曲线变化梯度加大，且高阶模式存在模式“亲吻现象“。　　论文给出了利用倾斜叠加法和相移法进行Scholte波频散能量成像的方法和流程，分别采用理论模型和实际数据对两种方法的成像效果进行了对比分析。发现倾斜叠加法对高阶频散能量具有较强的识别能力，但其总体分辨率低，在第一高阶、第二高阶及第三高阶处频散能量成像结果与理论频散曲线产生偏差。与此相比，相移法在分辨率和准确度方面都优于倾斜叠加法。将相移法用于大偏移距与大炮检距的实测Scholte波数据频散能量成像，取得了较好的效果，表明该方法具有很大的实用性和适应能力。　　通过对三种典型海洋-沉积层模型的灵敏度分析，结果表明:高阶频散曲线对深部地层的S波速度更为敏感，即表明在反演时加入高阶频散曲线能提高深部地层的反演精度;在含“软”夹层的海洋-沉积层模型中，软夹层对基阶与高阶的频散曲线都较敏感，即表明Scholte波频散曲线对”软“夹层具有较强的识别能力;相对于含“软”夹层的情况，在海洋-沉积层模型含有“硬”夹层时，该层对Scholte波频散曲线的灵敏度较低，这意味着利用Scholte波频散曲线反演“硬”夹层会相对困难。　　论文建立了基于阻尼最小二乘方法进行Scholte波频散曲线反演的目标函数，并给出迭代过程，指出用奇异值分解法避免矩阵的“病态问题”。利用Scholte波频散曲线与固体层介质S波速度随深度变化的关系，提出了基于此关系给定初始模型的经验公式。利用二阶模式和三阶模式的Scholte波频散曲线分别联合反演了三种典型地质模型的S波速度结构，反演结果表明除了对“硬”夹层模型的识别结果相对差外，对其他模型均能得到较好地反演结果。另外，反演时用的Scholte波频散曲线阶次越多，反演结果精度越高。　　在以上工作基础上，论文利用渤海2011年一条长70km的测线数据进行了Scholte波应用实例研究。通过对12台海底地震仪(OBS)与377炮大容量气枪(9000inch3)的原始数据进行预处理，得到了在大偏移距时仍有较高信噪比的Scholte波共接收点道集记录。利用相移法分别从这12个共接收点道集中共提取了24条包括基阶和第一高阶模式的Scholte波频散曲线。最后基于阻尼最小二乘法通过给定6个不同厚度、深度为400m的初始模型进行了S波速度结构反演，反演结果表明渤海浅层400m范围内的S波速度随深度在150～610m/s范围内变化，且S波速度沿测线横向变化较小。　　综上研究表明，Scholte波探测技术在海底S波速度结构成像方面具有较好的效果，在海洋地质工程等方面应用前景广阔，未来具有较大的发展潜力。