地震发生时,地震波会携带大量的能量从震源处向四周传播,当到达土壤表面时,会形成Rayleigh波,其频率一般低于20Hz,是破坏建筑物的主要成分。传统的减震隔震措施是建筑物结构添加耗能装置或阻尼器等,这些减震装置的使用寿命较短,且对已有的重要建筑物难以进行保护。因此,如何引入新技术新理论来降低地震灾害是十分必要的。声子晶体是人工设计周期结构介质材料,具有禁带特性,为建筑保护提供了新的思路。产生与地震频率相对应带隙的声子晶体称作地震超材料。本文基于声子晶体理论研究方法,以Rayleigh波的振动控制为主要目标,提出并设计半埋入地震超材料,具有高强度和强稳定特点,产生与地震频率相对应的带隙达到隔震的目的,对地震超材料在减震隔震领域的研究具有重要意义。（1）目前部分埋入式地震超材料结构的研究,通常采用单相材料,使其结构难以在稳定性强的状况下得到甚低频宽带隙。本文设计了两种多材料式新型半埋入地震超材料,将单胞的内外柱体分别单独半埋入土壤中形成两种模型结构,具有强稳定性下的低频宽带隙特性。采用有限元法计算了结构的带隙特性,结合其振型分析了带隙的形成机理,当内外柱体分别单独半埋入时,振子和振动模态各不相同,打开了不同的低频带隙。进一步分析了埋入深度、连接体杨氏模量的变化对带隙机理的影响,其中埋入深度是影响带隙的主要因素,随着埋入深度的增加,屏障稳定性增强,系统的主导刚度会发生改变,引起了局域共振模态的转变,从而拓宽带隙的宽度。最后,对有限周期模型屏障的振动传输特性进行了计算,并采用EI-Centro地震波对屏障进行了时程分析。（2）传统形式的地震超材料通常产生固定频率范围的带隙,为了灵活的调控带隙频率范围,提出并研究了一种半埋入田字形地震超材料结构。其结构是由外部口字形框体内部嵌套十字形柱体组成,形成4个可灵活填充区域,其外部框体采用半埋入的方式,具有高强度、强稳定性、填充方式灵活的特点。应用有限元法计算了田字形超材料的能带结构和传输特性,并通过分析带隙边界处模态振型可知,带隙的打开是由于柱体振子的弯曲局域共振。结合带隙机理对柱体结构进行不同数量的填充发现可改变振子的质量,形成不同的谐振频率,产生甚低频振动带隙。进一步,设计研究了正、负梯度的质量填充方式来调控拓宽带隙的范围,均可得到3.3-13.1Hz甚低频宽带隙,在谐振频率范围内两者的隔震方式分别为Rayleigh波彩虹捕获和Rayleigh波到体波的转化。（3）为了验证田字形地震超材料具有甚低频宽带隙,搭建了一个1:50缩小比例的实验模型,分别对全部填充、正梯度填充和负梯度填充方式下的田字形超材料结构进行了振动测试,并计算了三种方式下缩小模型的频响函数。将三种结构的实验结果与模拟结果进行了对比,并分析了两者产生误差的原因。实验结果表明:正、负填充模型所产生的衰减范围基本一致,二者相比于全部填充结构具有更宽的衰减域,增强了超材料结构的隔震性能。本文所设计的半埋入地震超材料结构,实现了对地震波的有效调控和衰减。本文的研究为地震超材料结构在减震隔震领域的应用提供了新的思路,具有一定的理论和应用价值。