主要包括工程地质研究方法、科学实验方法、数学力学分析方法、整体综合分析方法等。

着重于研究与岩石和岩体的力学性质有关的岩石和岩体地质特征，如用岩矿鉴定方法，了解岩体的岩石类型、矿物组成及结构构造特征；用地层学方法、构造地质学方法及工程勘察方法等，了解岩体的成因、空间分布及岩体中各种结构面的发育情况等；用水文地质学方法了解赋存于岩体中地下水的形成与运移规律等。

包括室内试验、模型试验、现场岩体的原位试验及监测，地应力的测定和岩体构造的测定等，试验结果可为岩体变形和稳定性分析计算提供必要的物理力学参数。同时，还可以用某些试验结果，如模型试验及原位应力、位移、声发射检测结果等，直接评价岩体的变形和稳定性，探讨某些岩石力学的理论问题。随着岩石力学的不断发展，涉及的实验范围也越来越宽，如地质构造的勘测、大地层的力学测定等，可为岩石力学提供必要的研究资料。另外，室内岩石的微观测定也是岩石力学研究的重要手段，近代发展起来的新的实验技术，如遥感技术、红外热像、激光散斑和切层扫描技术、三维地震勘测成像和三维地震CT成像技术、微震技术等，都已应用于岩石力学领域，为岩石工程服务。

通过建立工程岩体的力学模型和利用适当的分析方法，预测工程岩体在各种力场作用下的变形与稳定性，为岩石工程设计和施工提供定量依据，其中建立符合实际的力学模型和选择适当的分析方法是数学力学分析中的关键。常用的力学模型有：刚体力学模型、弹性及弹塑性力学模型、流变模型、断裂力学模型、损伤力学模型、渗透网络模型、拓扑模型等。常用的分析方法有：数值分析方法，包括有限差分法、有限元法、边界元法、离散元法、无界元法、流形元法、不连续变形分析法、块体力学和反演分析法等；模糊聚类和概率分析，包括随机分析、可靠度分析、灵敏度分析、趋势分析、时间序列分析和灰色系统理论等；物理模拟分析，包括光弹应力分析、相似材料模型试验、离心模型试验等；在边坡研究中，还普遍采用极限平衡的分析方法。

就整个工程进行多种方法并以系统工程为基础的综合分析，这是岩石力学与岩石工程研究中极其重要的一套工作方法。

由于岩石力学与工程研究中每一环节都是多因素的，且信息量大，因此必须采用多种方法并考虑多种因素（包括工程的、地质的及施工的等）进行综合分析和综合评价，特别注重理论和经验相结合，才能得出符合实际情况的正确结论。就岩石工程而言，整体综合分析方法又必须以不确定性分析方法为指导，因为在岩石工程问题中，存在着工程的、地质的及施工上的多方面不确定性因素。只有采用不确定性研究方法，才能彻底摆脱传统的固体力学、结构力学的确定性分析方法的影响，使研究和分析的结果更符合实际，更可靠和实用。现代非线性科学理论、信息科学理论、系统科学理论、模糊数学、人工智能、灰色理论和计算机科学技术的发展等为不确定性分析方法奠定了必要的技术基础。