国家建设“节约型”社会的大趋势对于岩土地下工程优化研究而言是一个机遇也是一种挑战。作为优化设计的重要课题，地下工程优化面临的主要问题有两个:一是模型建立问题;二是优化方法的实现问题。这两个问题成为制约地下工程优化发展的主要瓶颈。　　 针对以上问题，本文以有限元参数化设计为基础，以多目标优化为手段，研制一种地下工程优化分析系统，结合室内流变试验，推导适合深埋岩体的蠕变损伤方程，并将研究成果应用于大渡河猴子岩水电站地下厂房优化分析中，主要完成如下工作:　　 (1)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，实现了用户自定义参数的自动建模计算。在后处理过程，实现了满足用户需要的计算结果的输出，扩展了ABAQUS软件的应用。　　 (2)基于修正的Rabotnov损伤理论，建立了能够综合反映时间和应力水平影响的岩体非线性蠕变损伤本构模型，并对蠕变损伤特性进行了分析研究。根据白云质灰岩室内三轴蠕变试验结果对本构方程进行参数识别;同时，将非线性蠕变损伤模型编入到ABAQUS子程序进行二次开发，对变质灰岩室内三轴蠕变试验过程进行三维数值仿真，数值计算得到的流变时程曲线与试验曲线较为一致，且损伤变量能够反映岩体流变过程初始损伤和稳态损伤过程，从而实现对所提出的本构模型的数值验证。　　 (3)提出适合于地下工程设计的多目标优化方法，并研究了两种优化方法（层次分析法、统一目标函数法）的实现原理。在此基础上，结合地下工程参数化设计，将统一目标函数法进行了编程实现，主要思路是:以MATLAB语言为平台，利用Nelder-Mead法与参数化设计相结合进行优化，将参数化有限元分析程序作为一个单独模块嵌入Nelder-Mead算法程序中，实现了地下工程问题的自动优化。　　 针对浅埋地层中含大量成组出现的、有规律裂隙的特性，提出了一种既能反映岩块的力学性质又能表现节理裂隙作用效应的力学模型，分析了不同节理倾角岩体中隧道开挖后围岩破坏规律。然后，基于节理岩体本构模型，利用提出的优化方法对浅埋大跨度扁平隧道的断面形态进行了优化，得到了适合于工程建设的方案，同时也验证了两种多目标优化方法的合理性。　　 (4)在以上研究成果基础之上，研制了一种地下工程优化分析系统，实现了地下工程的“智能连续”优化。应用于四川大渡河猴子岩水电站地下厂房合理空间分布优化中，建立了考虑围岩体流变特性、地下厂房分步开挖及其支护体系的参数化模型，通过优化分析得到最优空间分布设计方案:主厂房与主变室之间的间距为45.05m，主变室与尾调室之间的距离为40.62m。并将优化方案与设计方案计算结果进行对比，优化方案除围岩局部最大拉应力略有增加外，其余评价指标均不同幅度的减小。围岩塑性区体积、洞室周围变形减小较为明显，说明优化后的方案能够较好的维护围岩稳定性，控制围岩变形。施工开挖体积、预应力对拉锚索的长度和受力也略有减少，说明优化方案同时也起到了控制成本的作用。　　 以设计方案作为计算模型，优化对穿锚索的锚固参数，得到了合理的对穿锚索张拉预应力:2860KN。通过与设计方案计算结果进行对比，优化后方案围岩局部最大拉应力有所增大，而其余评价指标均减小。同时，对优化方案的合理性做了分析。