土石坝地震液化可能会引起结构失稳、地基失效等问题，严重威胁工程安全，需要设计采用土层挖除置换的抗液化措施。现有土层置换方案往往根据工程经验进行设计，缺少置换材料的定量化优化分析。本文提出了考虑地震作用下土石坝坝基液化土层的置换材料关键参数优化分析方法，基于实际工程数据，通过数值仿真对土层置换材料进行了优化分析，揭示了置换材料孔隙率、密度、体积模量与剪切模量、黏聚力与内摩擦角四组参数变化对液化的影响规律。结果表明，在土体参数常见取值范围内，孔隙率与密度过小或过大的方案的抗液化效果均较差，模量、内摩擦角较大的方案抗液化效果更好；通过方案比选优化，获得了抗液化效果关键参数的优化数值。随后基于优化参数进行模拟分析，实际工程坝体竖向位移总体得到有效改善，下游坝坡坡率优化率达53.9%，动力计算末液化体积残余值优化率达69.6%。所提出的方法为土石坝置换材料的优化分析提出一种可行手段，对于提高土石坝抗液化性能具有参考意义。