以岩土工程中非线性反问题为工程背景，且对反问题建立数学优化模型，针对数学优化模型中目标函数的多峰性，对具有全局优化能力的非线性反演方法进行研究。主要内容如下：　　 第一章对岩土工程中反问题发展状况进行总结归纳，达到对反问题共性的认识。对现有反问题解的定义、反问题的求解方法进行较详细的分类。指出高效的全局优化算法是非线性反问题求解的方向，非线性和不适定性仍然是反问题研究所要解决的问题。确定了本文的研究思路。　　 第二章首先对一种较为有代表性的拟线性方法-BFGS算法进行改进，使得改进后的算法较之一般BFGS算法具有更好地稳定性，并把它们应用弹性非线性的参数反演中，结果表明：改进后的BFGS算法虽然在稳定性、不适定性等能力上有所提高，但是其全局优化能力仍不足。故在此基础上，提出了具有全局优化能力的填充函数算法，对比结果表明：填充函数算法具有良好的处理反问题非线性和不适定性的能力，优化结果是可靠的。　　 第三章对一种完全非线性反演方法-DCD(DynamicCanonicalDescent)进行了研究。对DCD算法理论研究和发展现状进行了总结概述，给出了DCD算法虽然具有较好的全局优化能力，但是其优化速度较慢，从而提出了变参数的DCD算法。数值计算和应用结果均表明：变参数DCD算法不仅具有DCD算法较好的全局优化能力，而且优化速度更快。　　 第四章针对填充函数算法的优化思想及其DCD算法的优化特点，提出了基于填充函数和DCD算法的联合反演全局优化算法。计算和应用结果均表明：该联合算法数值计算稳定性好、全局优化能力强、收敛速度快等优点。　　 第五章，为进一步提高求解效率，增强解的可靠性，把具有全局搜索能力的DCD完全非线性方法，与一些局部搜索能力较强的优化法相结合构成几类混合反演方法。分别把改进的BFGS法、改进的Powell法和DCD算法相结合，构成四种基于DCD的混合法。计算表明：混合算法是一种解决DCD算法收敛速度慢的有效途径，它既具有较好的全局优化能力，且计算速度快、可靠性好。　　 第六章介绍弹塑性增量有限单元法求解测点位移及其应力的过程，为后面的弹塑性非线性反演问题求解打基础。　　 第七章首先将四种混合算法运用到弹塑性反演中，用于反演材料力学参数，结果表明：四种混合算法均具有良好的全局收敛效应，但是基于改进的BFGS算法和DCD算法的混合法更具有效率上的优势。故在弹塑性材料参数和结构载荷识别的反演中，只借助BFGS-DCD法、DCD-BFGS混合法，其优化结果再次表明：两种混合优化算法具有较好的处理反问题非线性、不适定性的能力，算法鲁棒性强。　　 第八章对本文工作进行了总结，并指出进一步需要研究的内容。