面波勘探作为一种新兴的浅层无损检测方式因具有操作简单、勘探效率高、抗干扰能力强等优点而被广泛应用于路基无损检测、工程地质勘探等领域。面波主要包括Love波和Rayleigh波。与Rayleigh波相比,Love波频散方程更加简单,因此反演结果更加准确、反演速度更快速。随着计算机模拟技术、检波器制作工艺水平的提高,Love波在材料无损检测、地层勘探等方面的研究就显得越来越迫切。本文首先以层状介质的本构关系和波动方程为出发点,对Love波的频散特性进行了研究分析,为利用Love波频散特性反演层状介质结构提供理论依据。应用τ-p变换处理地震记录数据以获得Love波频散曲线。然后以阻尼最小二乘法为基础,根据Love波的频散特性,建立适合于阻尼最小二乘法的非线性反演目标函数,选择合理的初始模型和初始参数组合,并利用Matlab实现基于阻尼最小二乘法的Love波反演。在分析Love波和Rayleigh波反演特性基础上,提出了Love波和Rayleigh波加权联合反演的方法,建立适合该方法的目标函数并利用Matlab编程实现联合反演,并进一步分析了联合反演方法对初始模型的依赖度。通过对理论模型以及ANSYS有限元数值模拟地震记录的反演试算表明:Love波和Rayleigh波联合反演方法的不仅能够给出比较准确的模型参数,并能够降低对初始模型的依赖程度。最后,利用实测数据验证了上述方法的正确性,显示出Love波和Rayleigh波联合反演的应用潜力。