由于受安全性和经济性的双重指标要求，基坑支护结构优化设计一直是基坑工程中的研究重点之一。本文结合均匀试验设计（UD）和粒子群算法优化的最小二乘支持向量机（PSO-LSSVM），提出了一种基于LS-SVM响应面法的基坑支护结构优化设计方法。其中，以工程量为优化目标，以安全系数作为约束条件，首先通过UD和有限元计算高效构造学习样本，然后利用PSO-LSSVM模型的高度非线性映射能力建立学习样本响应面，并预测由Monte-Carlo 模拟生成的多组随机样本结果，最后从中筛选满足全部约束条件的且目标函数值最小的样本作为优化设计最优解。通过算例分析表明，该方法优化效果明显，且具有较好的效率和精度。