21世纪,城市生存环境问题是中国城市发展所面临的巨大挑战,大力发展地下空间可成为解决城市问题的有效途径,地下空间的开发和利用已扩展到各个领域,且发挥着重要的社会和经济效益。在隧道和地下工程的建设中,由于周围岩体的性质非均质、非线性、不连续性等十分复杂且多变,围岩的力学参数不易量测,基于现场位移量测的反分析方法以避开参数测试的困难,求得更能反映真实状态的参数为较多研究者和工程人员所采用,而智能优化算法显现的诸多优点更为反分析方法提供广阔空间。本文主要基于一种新型优化算法——差异进化算法来进行反分析,提出差异进化反分析方法及实现过程,并根据观测效应值不同分为:以位移值为指标的差异进化位移反分析方法和以水头值为指标的差异进化渗流反分析方法。差异进化位移反分析方法结合金山店巷道和革镇堡隧道两例工程应用,验证方法的可行性和有效性。在金山店巷道实例中,结合现场实际监测位移信息,利用差异进化位移反分析方法反演开挖巷道的围岩力学参数,并将反演得到的围岩力学参数应用到相似工程地质体的岔口联络巷道进行稳定性分析,结果表明该方法具有较好的可行性且具有一定的指导意义。在革镇堡实例中,首先针对含有岩石破碎带及上覆岩层存在一定程度风化的复杂地质体条件下的隧道进行三维数值模拟,分析隧道施工过程中的毛洞开挖、一次及二次支护条件下的应力、位移及塑性区,评价结构建设的安全可靠性。然后结合现场实际监测位移信息,利用差异进化位移反分析方法对该工程进行围岩力学参数反分析,反演包含破碎带围岩的两类围岩介质的力学参数,体现该方法对复杂地质体的适用性。差异进化渗流反分析方法是将差异进化算法与渗流有限元计算程序相结合,基于Fonran语言编译差异进化渗流有限元计算程序实现渗透参数的反分析,以一简单算例均质土石坝非稳定流条件下反分析渗透系数与给水度,初步验证该方法的可行性。