岩石的地球物理特征在许多的科学研究中起着非常重要的作用，其中包括地下水的持续利用、油气资源的高效勘探开发、核废料的安全封存以及地热资源的回收等。在石油天然气勘探领域，地下介质岩石物理特征的研究逐渐受到人们的重视，越来越多的岩石物理理论在地震勘探中发挥着非常关键的作用。在过去的二十年中，地球物理中的解析和数值研究方法逐渐向多学科融合方向发展，地球物理方法成为地下油气资源勘探和开发的必要手段。地震勘探技术在地下介质储层预测和流体识别中发挥重要作用，但是目前急需如何区分烃类流体与非烃类流体识别的高精度勘探理论与方法。
　　地球物理勘探一般通过建立地下介质的物性参数与弹性参数之间的物理关系来完成地震定量或定性解释研究。地下岩石性质（裂缝、孔隙度和渗透率等）及流体（流体类型、饱和度等）对地震波传播特征存在不同频带和尺度的影响规律。本文通过解析和数值模拟方法研究饱含三相流体孔隙介质中地震波传播特征。首先，系统介绍了关于地震波衰减和频散的理论、实验以及数值模拟方法，随后详细阐述了双相介质中地震波传播方程的具体表达和分析了关键特征参数对地震波传播特征的影响规律。论文第三部分提出了一种饱含三相流体的岩石物理物理模型并给出了其地震波衰减和频散的解析解和数值解，利用一维岩石物理模型以及高、低频极限验证了其方法的准确性。通过研究结果表明，该方法利用时移地震提高注水或注气开采地下油气资源方面具有较大潜在价值并且可以有效研究地震数据中“低频伴影”问题来有效确定地下油气资源的特征。
　　地震数值模拟技术是研究地震波在复杂双相介质中传播规律的有效手段。本文第四部分提出了一种针对一维岩石物理模型数值模拟地震波衰减和频散的有效方法。该方法是针对准静态双相介质方程利用频率域有限差分数值模拟饱含三相流体岩石物理模型并求取其频变的平面波模量进而获取地震波衰减和频散结果。该方法相比于前人的有限元方法，剖分简单且易于并行，可进一步方便的向二维及三维情况扩展。
　　针对双相介质孔隙弹性波动方程，本文实现了基于交错网格空间十阶、时间二阶差分格式下的二维时间域正演模拟研究，并通过简单的岩石物理模型数值模拟结果验证了本文方法的准确性和有效性。进一步利用该方法求取了不同情况饱含三相流体孔隙弹性介质的地震波传播结果，进而分析了基岩、流体压力、孔隙度及流体类型等变换对于地震波中的纵波和横波传播的变化情况。
　　通过一维准静态岩石物理数值模拟结果与解析解进行对比，两者之间的结果完全一致，验证了本文方法的准确性，说明了本文提出的数值求取岩石物理地震波衰减和频散方法的有效性和利用价值。时间域交错网格双相介质模拟结果也进一步完善了一维准静态岩石物理及解析解方法对岩石物理模型地震波衰减和频散的研究。
　　本文提供了一套分析不同岩石物理模型的有效数值和解析方法，一维准静态岩石物理数值模拟方法十分简单实施，且可有效的扩展到二维甚至三维情况，对于研究地下介质的地震波衰减和频散等传播特征具有极大的创新价值，另外，本文方法的研究成果对于地下介质的储层预测及流体识别研究提供了重要的理论参考，具有一定的实用价值，指导了地震勘探。