在基坑支护工程中,梯级支护技术反压土技术能够限制支护结构的位移,同时可以灵活进行结构组合应对各种施工条件。倾斜桩技术和梯级支护技术,能够不使用水平支撑达到节约工期、降低造价、保护环境的目的。但目前有关应用基坑倾斜桩的梯级支护的变形特性及桩土相互作用研究较少,也缺乏针对倾斜桩梯级支护的优化工程设计指导。本文通过有限元软件对典型倾斜桩梯级支护组合结构进行了设计参数分析及相应桩土相互作用分析,并通过多元自适应回归样条（MARS）对典型梯级支护结构进行了优化分析,主要包括以下内容:（1）依托典型梯级支护工程,对组合倾斜桩梯级支护结构进行对比分析。分析了典型软土工程地质条件下某梯级支护工程实测数据,并应用PLAXIS 3D有限元软件进行数值模拟。在此基础上对4种典型无支撑梯级支护组合结构进行变形及受力特性对比分析,得出内斜斜直交替梯级支护对桩身变形以及桩后土体沉降的控制效果最好,其次是外斜斜直交替梯级支护结构、单排倾斜梯级支护结构,这三种支护结构都优于传统悬臂直桩梯级支护结构。（2）对一级桩为内斜斜直交替桩的梯级支护结构进行变形参数分析。建立数值模型,分析了大量工况研究典型设计参数对一级桩为内斜斜直交替桩的梯级支护结构变形影响,并通过桩身弯矩、轴力等桩土相互作用特点进行分析。一级基坑开挖深度H1存在最优值与两级支护能力相关,当一级为斜直交替桩时可取为0.6倍的基坑开挖深度。一级支护桩的变形随两级支护间距B和一级支护桩长度L1增加而减小。斜直交替斜桩倾角θ存在最优值,与支护桩长和两级支护间距相关。（3）对应用斜直交替桩的梯级支护结构进行优化设计。两级支护间距B较小时由于二级基坑开挖不利于斜直交替斜桩斜撑力的发挥,一级支护桩的变形随斜直交替斜桩倾角θ的增加先减小后增加。两级支护间距B较小时,二级基坑开挖对于一级桩影响较小,一级支护桩的变形随斜直交替斜桩倾角θ的增加而减小。因此要保证一级桩与二级桩的间距,当两级支护间距B较小时可采用外斜斜直交替桩。基于变形参数分析,通过多元自适应回归样条法（MARS）提出了简单的预测模型、评价了设计参数的敏感性并进行了设计参数的耦合分析提出了有助于实际工程优化设计方法。