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地下工程空间分布优化设计是大型地下工程稳定性分析的关键。如今，制约其发展的瓶颈主要有两个：一是模型的建立；二是优化方法的实现。针对以上问题，以大型有限元软件ABAQUS为平台，基于其标准设计语言Python对其前后处理进行二次开发，将参数化模型可动边界的非线性关系编入到程序中，实现了有限元参数化设计；通过MATLAB语言编程，建立基于Nelder-Mead法与精确罚函数法的联合优化方法，并将优化分析程序与有限元参数化设计相结合，实现了地下工程问题的“智能连续”优化。文中涉及到工程应用将在本文的Ⅱ部分给出。