随着经济的不断发展,城市化进程不断地推进,基坑工程的发展也面临着更为严峻的需求:不仅在基坑工程的设计阶段需要保证安全稳定性和经济性,还需要保证基坑在整个开挖阶段的稳定性与安全性,因此基坑支护结构的设计选型和施工过程中支护结构的变形、受力等因素的分析及控制这两方面问题的研究引起了基坑工程行业内的普遍关注。本文在对前人工作进行了大量总结的基础上,进行了基坑支护结构设计方案的选择、复杂条件下基坑围护结构的数值模拟以及对基坑工程开挖过程中的实时监测结果分析等工作,并结合工程实例,利用优化理论和方法对本文所依托工程进行了一系列的优化设计。本文所采用的研究方法如下:首先介绍了几种常用的基坑支护结构型式及其优缺点,然后利用多目标模糊决策和层次分析法相结合的方法对几种待定的基坑支护方案进行优选,并使用matlab编写了应用程序,将该程序应用于实际工程,结果表明,能够取得较好的决策效果。其次利用有限元软件MIDAS/GTS对基坑工程的开挖进行数值模拟,分析其支护结构的变形特征和受力特点,数值模拟结果表明,工程中所采用的支护结构的位移、受力的大小和趋势均满足相关规范的要求。之后将施工过程中所得的实际监测数据进行分析,得出其在实际开挖过程中的变形及受力特征,并将其与有限元计算结果进行比较,结果显示,有限元软件的模拟结果较为合理。最后结合工程实例,建立支护桩—环梁支护结构的数学模型,使用matlab中的粒子群算法工具箱对其进行优化,并利用有限元软件对优化结果进行模拟,最终结果表明,粒子群算法可应用于支护结构的优化设计中,并能够取得较好的经济效益。