由于基坑工程的理论、所处环境及施工条件都十分复杂,因此基坑工程存在一系列不确定性问题,但目前对基坑工程的安全性评价和基坑工程支护结构设计都没有全面考虑这些不确定性。本文将基坑工程看作为不确定性问题,进行基坑支护结构可靠度分析及设计优化研究,主要研究分为以下三个部分:(1)用可靠度评价指标代替安全系数进行基坑工程的安全性评价。在分析基坑支护体系安全性时,首先用均匀试验和ACE非参数回归建立高效响应面,结合Monte Carlo抽样,得到基于变形和稳定性的基坑支护体系可靠度评价指标;该可靠度指标未考虑土的力学参数间的相关关系和基坑工程失效模式的复杂性,为使基坑支护体系可靠度指标更接近实际,又引入Copula理论对其进行改进。将改进前后的算法应用到实际工程中进行对比分析。(2)以可靠度评价指标作为约束条件对基坑支护结构设计进行优化。为了既能尽量全面的考虑各种基坑支护结构参数的可能性取值,又能保证计算效率,将优化过程分为两步。第一步,部分构件布置的初步优化,目的是保证支护结构的受力及变形更为合理;第二步主要支护设计参数的全局优化,目的是在保证基坑支护体系的可靠度前提下,选择经济的设计方案。最后,将优化方法应用到实际工程中,在基坑的原设计基础上进行优化。(3)以施工实测数据为依据反演土的等效抗剪强度指标,优化后续工况局部构件的布置。首先选择一个已施工工况,用均匀试验和ACE非参数回归形成高效响应面,结合Monte Carlo抽样和Copula理论生成大量符合响应面的样本,用施工实测值对样本进行筛分,反分析出当前工况下土的等效抗剪强度指标,用等效抗剪强度指标作为新的设计条件对后续工况进行优化。最后,将施工动态设计优化方法应用到实际工程中,与原设计方案进行对比。