随着国家西部大开发战略的推进,西部的基础设施在不断完善,大量工程项目在稳步推进。但由于西部处于高海拔区域,其土层多为冻土层,包括永冻层和季节性冻土层。冻土不同于非饱和土及饱和土,冻土孔隙中冰相的出现改变了土体的本构关系和一般力学特性,因此波的传播会有明显差异。在地震记录,地质勘探以及工程建设中若采用非冻土层的数据会影响探测结果,严重时甚至会影响工程安全。因此有必要研究波在冻土层的传播特性。本文将在前人研究的基础上,研究冻土中地震响应以及瑞利波的传播。首先,根据LCA/LCAM冻结饱和多孔介质理论,建立了考虑冻结作用的冻土层一维竖向地震响应的简化模型,然后采用拉氏变换法和分离变量法获得了冻土层一维竖向地震响应的解析解。计算表明,冻土层一维竖向地震响应解可以退化为饱和土层一维竖向地震响应解,冻结温度、孔隙比和未冻土的剪切模量等参数对冻土层的一维竖向地震响应有重要影响。瑞利波主要应用在勘探工程中,利用瑞利波的性质反演得到地下介质的信息,这种方法在地基评价,地质勘探等方面得到广泛的运用。根据LCA/LCAM冻结饱和多孔介质理论,建立了考虑冻结作用的冻土层瑞利波传播的简化模型,采用Helmholtz分解和微分算子法获得了冻土层瑞利波的特征方程,研究表明冻结温度、孔隙率对冻土层瑞利波传播有重要影响。该研究结果对于冻土地区地震监测及工程建设具有重要的理论和应用价值。在实际工程中,常采用人工源面波法和微动法两种方法进行勘探。结果表明,两种方法各有各的优势和局限,其中人工源面波法勘探深度较小,但是精度高,微动法探测深度可以根据需要调整,但是浅部信息缺失,探测精度会随深度增大而降低。因此在实际工程中选用何种勘探技术需结合具体工程情况确定。