Trong lĩnh vực xây dựng công trình ngầm, cũng như địa kỹ thuật, các khối đất, đá là những môi trường phức tạp. Khối đất, đá có thể cấu thành từ một hay nhiều loại đất đá với các dấu hiệu cấu trúc phức tạp, đặc trưng bởi sự có mặt của các mặt phân cách đa dạng. Nghiên cứu các quá trình biến đổi cơ học trong khối đất, đá, phân tích mức độ ổn định của khối đất, đá cũng như tương tác giữa khối đất, đá với các kết cấu nhân tạo, nhằm thiết kế và xây dựng được các công trình lên trên và vào trong các khối đất đá theo yêu cầu sử dụng, các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế, vẫn luôn là vấn đề phức tạp. Cũng vì vậy cho đến nay đã có hàng loạt các phương pháp nghiên cứu khác nhau được phát triển và sử dụng. Một trong các công cụ đắc lực là phương pháp nghiên cứu lý thuyết.

Các phương pháp lý thuyết được sử dụng để nghiên cứu, phân tích mức độ ổn định khối đất, đá và thiết kế các công trình, cũng như trong tính toán địa kỹ thuật, bao gồm các phương pháp giải tích và các phương pháp số.

Các phương pháp giải tích (kề cả các chương trình tính được xây dựng trên cơ sở các kết quả giải tích - các chương trình này chỉ coi là phân tích số) ngày càng thể hiện những hạn chế do phải đơn giản hóa mô hình về khối đất, đá. Mặc dù các kết quả nhận được có ý nghĩa định tính tổng quát và ý nghĩa giáo học cao, song do không chú ý được nhiều yếu tố ảnh hưởng trong phân tích và tính toán nên mức độ chính xác định lượng không cao.

Nhiều năm lại đây, với sự phát triển mạnh của công nghệ tin học, các phương pháp số đã và đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới và ngày càng có hiệu quả trong công tác nghiên cứu và thiết kế. Nhiều chương trình tính đã và đang được phát triển và được sử dụng rộng rãi trên thế giới mang lại những hiệu quả chính xác hơn về tính chất khoa học kỹ thuật, hiệu quả kinh tế cao, đặc biệt khi phải chú ý đến các điều kiện phức tạp.

Những năm gần đây phương pháp số cũng đã được triển khai sử dụng trong tính toán thiết kế công trình ngầm, cũng như trong lĩnh vực địa kỹ thuật ở nước ta. Tài liệu này được biên soạn để đáp ứng phần nào yêu cầu trong đào tạo ngành xây dựng công trình ngầm và hy vọng có thể góp phần làm cho công tác tính toán thiết kế thực tế được triển khai thuận lợi hơn.