利用瑞雷波相速度反演地下介质的横波速度是一种有效的和可靠的地球物理方法，这项技术已被广泛应用于近地表地质调查和勘测。本文改进了多模式瑞雷波频散曲线的求根方式，可单独获取各个模式的瑞雷波相速度，并加快了模型正演的计算速度。设计三类典型的层状介质模型，即规则模型、含低速层模型、含高速层模型，分析其多模式频散曲线的特征。引入敏感度概念，分析瑞雷波相速度对不同地层厚度和横波速度的敏感程度。多模式瑞雷波频散曲线反演策略如下：1)多模式频散数据的选择；2)模型的参数化；3)用改进的遗传算法反演频散曲线；4)计算反演结果的平均值和标准偏差。通过以上策略，建立统计结果与相关影响因素之间的关系，以此来分析瑞雷波频散曲线反演的稳定性和当中值得注意的问题。瑞雷波频散曲线的敏感度分析表明，对每一层介质，同一模式的敏感度均随频率变化而起伏——在某些频率范围几乎为零，而在某些频率点达到最大值；对同一层介质，不同模式的敏感度也完全不同，高阶模式通常更敏感。某些特殊的地层，如低速层或高速层，能够强烈“吸引”或“阻碍”瑞雷波在其中的传播，影响瑞雷波频散，表现出极高的敏感度或较低的敏感度。值得注意的是，瑞雷波相速度对那些下伏于低速层的地层的横波速度变化不敏感。用改进的遗传算法反演三类层状模型，结果表明：一、所有模型的基岩(最底层介质)埋深和速度均可确定，而常规的线性反演过程常常不具备这种识别能力；二、地层厚度和横波速度的反演结果易受频散数据敏感度和模型参数化假设的影响。1)高敏感性数据的采用将迅速减少反演误差和压制不确定度；低敏感度数据所起作用不明显。2)模型层数的确定与否对最底层介质埋深和横波速度的确定影响不大。3)当层数已知，可用适当的多模式频散数据来同时反演地层厚度和横波速度，平均结果的准确度远远好于单个模式反演。4)当层数未知，同时反演Vs和h则会导致反演过程极度不稳定，即使采用多模式反演，反演结果依然维持着15-20％(Vs)和30-40％(h)的不确定度。因此，在反演中必须假设地层厚度或层数已知。三、多模式数据可以很好的确定低速层的横波速度。低速层的埋深和速度大小可以影响其它层位的反演结果，尤其对下伏地层的反演结果影响较大——即使联合了高阶模式数据进行反演，结果仍然伴随着较高的不确定度。四、仅仅用基阶模式数据反演高速层的厚度和横波速度难以保证结果的精度和可信度，但有效的高模式数据可以降低误差和不确定度。五、反演结果的误差和不确定度与所使用的频散数据对目的层位参数的敏感程度密切相关。只有那些对目的层厚度和横波速度敏感的高模式数据才有能力提高反演精度和稳定性。总之，本文的结论加深了对多模式瑞雷波频散曲线反演的理解，对横波速度剖面解释十分有利。