目前地震勘探的一个重点和难点是双复杂地区的勘探,即探区地表复杂和地下地质构造复杂。为解决双复杂地区的勘探问题,首要的和基础性的问题是如何解决复杂表层问题。多次反射折射波作为复杂表层探区中一类常见和重要的波动现象,对其的深入研究和分析必然有助于对复杂表层波动现象的认识和波动客观规律的掌握。首波(折射波)的研究方法主要有射线法和波动法,两者也是多次反射折射波研究的理论基础,因此本论文首先对首波的两种研究方法对了详细的阐述,在多次反射折射波的研究上,对其运动学特性的分析采用射线法,而对其动力学特性的分析则采用波动法。多次反射折射波的传播机理问题为多次反射折射波研究中的首要问题,这在于多次反射折射波的运动学特征和动力学特征与其传播路径相关,本文在阐述谱元法正演在多次反射折射波模拟中的适用性的基础上,通过模拟地震波在半空间模型和波导模型中的传播,确定了多次反射折射波的传播路径。多次反射折射波运动学和动力学特性分析在多次反射折射波的理论研究中占有重要地位。应用经典的首波射线理论和波动理论,推导出了多次反射折射波的运动学公式和动力学特性公式,即其时距曲线方程和位移矢量表达式。多次反射折射波在复杂探区可与层析反演方法联合进行表层建模。论文通过相关公式推导表明多次反射折射波的旅行时差可用来计算出风化层的厚度,并通过新疆和东北探区的实际资料进行了验证。特征向量滤波方法压制多次反射折射波。由于多次反射折射波与有效反射波之间存在干涉现象,并影响地震数据处理中振幅补偿和反褶积的效果,论文探讨了运用特征向量滤波方法局部压制多次反射折射波,通过实例表明压制多次反射折射波对复杂探区的地震成像有较强的现实意义。