浅地表岩土介质特性探测与建模是地震动场地效应数值模拟的关键环节,探索低成本的工程地质勘探技术,用以辅助甚至代替成本较高的钻孔勘察建立精细的场地地质条件三维模型,近三十年来备受学界关注。本文围绕浅层剪切波速度结构的探测方法,聚焦微动水平与竖向谱比法(Microtremor Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio,简称MHVSR)和微动台阵面波频散(Dispersion Curve,简称DC)反演方法进行了深入分析,开展了基于微动台阵记录单独以及联合反演场地浅层速度结构的研究。本文内容为确定土层速度结构提供了一种经济、有效的技术方法,对隐伏断层探测和场地效应评估,具有重要的应用价值。本文的具体研究工作包括:1.从面波理论入手,分析了面波的形成过程和传播特性,重点以瑞雷面波作为研究对象,深入剖析其在层状介质中传播的频散特性,并通过设计模型明确了纵横波速度、密度、层厚等关键参数对频散曲线的影响。2.分析研究了微动勘探理论框架,并从随机过程的谱表现形式入手在频率域中详细推导了空间自相关法的计算步骤,简述了频率-波数法的理论过程,概述了HVSR方法,并在散射场理论下简介了 HVSR的理论表达式,同时研究了介质参数对HVSR曲线的影响。3.在初始速度结构确定环节,提出了一种改进半波长法,并编程实现,使其直接从观测资料中快速简便的构建出土层反演的初始模型。研究表明,改进半波长法获得的初始速度结构相比理论或实测速度结构具有不超过35%的最大误差,可为利用地球物理方法反演工程场地波速剖面构造一个较小的搜索模型空间,提高反演计算的速度和结果的可靠性。4.发展了由改进半波长法和邻域算法结合的微动台阵面波反演法以及DC与MHVSR联合反演方法,提出了一种新的反演策略。结果表明,相比已有的浅层速度结构反演方法,本文基于微动台阵记录的联合反演方法更具有实用价值。最后,笔者对本文进行的研究工作予以了总结,并在此基础上,提出了有待进一步研究的问题。