射线追踪方法是研究地震正反演问题的基本工具,可用于计算旅行时和射线路径。传统的射线追踪理论大部分是基于各向同性介质的假设发展起来的,但真实地层很多时候表现出各向异性的特征。在各向异性地层中,地震波的传播速度会随传播方向的变化而变化,从而导致射线路径变得非常复杂。在构造活动不明显的地区,地表沉积形成的地层的弹性性质多表现出垂向随深度变化明显而水平横向变化较小的特点,这类地层可以近似模拟为VTI(Vertical transversely isotropy)介质。本文提出了一种适用于水平层状VTI介质的射线追踪弯曲法。在一水平层状VTI介质中,沿一射线路径上任意一点的射线参数的值是不变的,对于给定的模型参数、震源与检波点位置,只要确定了射线参数,便可以唯一确定射线在每一层中传播的路径及走时。本文采用Thomson参数来描述VTI介质的各向异性,通过利用牛顿迭代法求解非线性偏移距方程来获得模型的射线参数。由于VTI介质中精确的相速度表达式与射线参数的关系非常复杂,使得P波、SV波和SH波的相速度与群速度间的关系也变得复杂,导致无法通过解析的方法来求解非线性偏移距方程和非线性旅行时方程。基于对VTI介质相速度表达式的数学特征的理论分析,本文提出了一种通过近似逼近来简化非线性偏移距方程和非线性旅行时方程的新方法。对于近偏移距和中偏移距的射线追踪问题,可以直接采用牛顿迭代法求得准确的射线参数,但是对于远偏移距,牛顿迭代法会出现数值发散的问题。为了解决这一问题,本文结合前人经验,引入了一种改进型的射线参数进行迭代。数值计算结果证明,改进型射线参数可以使迭代在任意偏移距处都能够快速收敛。本方法对水平层状任意各向异性强度的VTI介质中的直达P波、直达SH波和不存在三叠区的直达SV波的群速度旅行时的计算与路径追踪均有效,对任意模型一般只需要4-6次迭代便可以求得准确的射线参数。与已有的方法相比,本方法具有计算效率和精度高、算法鲁棒性高、原理和实现简单等优点。