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岩土体作为工程中最基本也是最重要的研究对象，其工程特性在岩土工程设计、施工等方面中扮演着决定性的角色。与此同时，岩土体作为大自然的产物，其形成过程的复杂性和不确定性是不言而喻的。大量的试验数据和丰富的工程实践经验均表明非均质性是岩土体的一个与生俱来的特征，表现为岩土体参数具有明显的空间变异性。如何客观地认识和理解岩土体参数空间变异性是开展岩土工程实践的前提与关键。尽管关于岩土体参数空间变异性对岩土工程可靠度影响的研究日益得到重视，但是鉴于岩土体参数的多样性和岩土工程问题本身的复杂性，仍存在诸多不足之处，包括土体参数空间变异性及其随机场建模方法有待深入研究;考虑土体参数空间变异性的盾构隧道开挖面稳定可靠度分析有待加强;考虑土体参数空间变异性的盾构隧道施工地表及建筑物变形的研究比较欠缺;涉及土体参数互相关性和相关性结构形式对边坡失稳风险影响的研究不足。 因此，针对上述4个方面的研究不足，本文开展了关于表征土体参数空间变异性的数学模型与建模方法、岩土工程稳定性和变形问题的可靠度分析方法、土体参数空间变异性在岩土工程问题计算中的传递机制和作用机理等一系列研究工作，取得的研究成果如下: (1)研究了土体参数空间变异性及其随机场建模方法:基于温州地区典型软土地层静力触探试验数据，分析了该软土地层参数的空间变异性特征，并从参数概率分布特征和波动距离取值两个方面给出了建议;实现了LAS法、KL级数展开法和协方差矩阵分解法三种随机场建模方法，比较了三种方法在随机场模拟精度、效率以及实现过程的复杂程度上的差异性，为开展岩土工程可靠度问题研究奠定了基础。 (2)提出了基于随机变量模型的盾构隧道开挖面稳定可靠度分析方法:基于极限分析上限解，分别在一次二阶矩法和蒙特卡洛模拟框架内，提出了隧道开挖面稳定可靠度分析方法;以三维数值模拟手段为基础，构建了隧道开挖面稳定可靠度分析的响应面法;开展了参数敏感性分析，比较了三种可靠度分析方法的计算结果，揭示了土体抗剪强度参数对开挖面可靠度的影响规律，研究结果表明忽略抗剪强度参数的变异性会明显高估开挖面稳定性;与粘聚力相比，内摩擦角对开挖面可靠度影响作用更为显著，研究成果对合理地评价实际工程中开挖面的稳定程度具有一定的指导意义。 (3)提出了两种基于随机场模型的盾构隧道开挖面稳定可靠度分析方法，即随机有限差分法和随机极限分析法。前者将随机场理论与数值分析手段FLAC3D结合，编写MATLAB与FLAC3D的接口程序，实现了隧道开挖面可靠度分析与商业数值分析软件的一体化;后者将随机场理论与极限分析上限解理论结合，采用MATLAB语言编写批处理程序，大大提高了计算效率，为进一步解决三维盾构隧道开挖面可靠度问题提供了一条有效的途径。比较随机有限差分法与基于随机变量模型的一次二阶矩法、响应面法的计算结果，一次二阶矩法和响应面法没有考虑土体参数的空间相关结构导致计算得到的失稳概率明显偏高。通过与随机有限差分法相比，验证了随机极限分析法的有效性，并该方法揭示了复合地层条件下土体抗剪强度参数波动距离对盾构隧道开挖面可靠度和失稳模式的影响。 (4)提出了基于随机场理论的盾构隧道施工地表变形可靠度方法和建筑安全概率评价方法:土体弹性模量的变异系数对地表变形规律的影响主要体现在变形量上，随着变异系数的增大地表沉降曲线分布越离散;波动距离对地表变形量和变形形式都有影响，计算结果很好地解释了实际施工过程中的地表沉降断面曲线不对称的现象;根据土体弹性模量波动距离与隧道直径之间的大小关系，总结提出了三种地表变形模式;基于地表建筑物为柔性简支梁的假设，借鉴极限拉应变的判定方法对建筑物安全进行了概率性评价，结果表明土体弹性模量变异系数和波动距离对隧道施工地表变形和上方建筑物安全性的影响非常明显，并且两者的影响是相辅相成的。 (5)提出了考虑土体参数空间变异性的边坡失稳风险分析方法:采用协方差矩阵分解法实现了不同空间相关性结构（各向同性、横观各向同性、旋转各向异性和一般各向异性）的土体参数随机场模型建模;编制了边坡最危险滑面搜索程序，实现了在数值分析软件中同步开展边坡稳定性计算和滑体搜索，在显著提高计算效率的同时也释放了大量的存储空间;选取多个边坡算例进行分析，结果显示土体抗剪强度参数互相关性对边坡稳定性的影响明显，参数由负相关过渡到正相关，边坡失稳概率和失稳风险逐渐增大;不同自相关性结构对边坡失稳风险的影响显著，主要体现在其对失稳概率的改变上。与横观各向同性相比较，旋转各向异性的影响具有两面性。研究成果丰富了边坡失稳风险分析理论。