岩士工程面临着大量的不确定性，如何在设计过程中考虑这些不确定性是工程师面临的重要问题之一。传统方法主要依赖于安全系数，这是没有更好选择下的无奈之举。基于可靠性理念的设计方法理应成为考虑岩土工程中不确定性问题的首选方法，然而在研究过程中却遇到了似乎难以逾越的困难。主要原因是统计所得土性参数变异性过大，从而导致计算所得可靠度指标过小，即便对已经证明是安全稳定的工程也是如此。造成这种理论与实际情况背离的根本原因有二：①现有统计方法无法体现岩土参数的自相关性特点；②土性参数的测试值大多代表空间土体的点特性，而土的工程特性却依赖于空间土体的平均特性，现有分析手段无法调和二者之间的矛盾。　　 鉴于此，本文依托国家自然科学基金项目（No.50478072），将随机场理论引入岩土工程的概率分析中。首先进行软土地区区域性土性参数随机场模型的研究，通过土性参数变异性、自相关性和概率分布形式的统计分析，实现建立区域性软土土性参数随机场模型的目标。然后在此基础上，针对软土地区工程实践中经常会遇到的固结变形问题，通过随机场的局部平均理论建立参数点特性和空间平均特性之间的桥梁，进而研究有关地基固结变形问题的概率反映特性和可靠性分析方法。取得的关键性成果如下：　　 1.针对传统随机变量理论建模土性参数的不足，论证了随机场理论建立土层剖面模型的优越性，即：它可以通过空间位置坐标的函数，有效地区分反映结构性的趋势分量和体现随机性的波动分量，更加精确地抽象土性参数的空间变异性特征。　　 2.研究发现：以土性参数为基础建立随机场模型，反映结构性的趋势分量一般在试验室物理性质指标参数中并不明显存在，而在反映强度和变形的各指标中明显存在，且形式不一，线性居多，但也不乏高次，实际分析中根据具体情况可以采用最小二乘法进行回归分析。并且，不同的趋势函数形式对土性参数变异性的统计结果影响比较显著。　　 3.对比了各种变异性统计方法的理论基础和优越性，发现基于随机场理论的统计方法明显优于基于随机变量的统计方法，因为前者能够有效地去除趋势分量的影响，得到较为可靠的变异性统计结果。　　 4.对江苏地区两种典型软土（苏中湖相软土和连云港海相软土）的土性参数变异性特征和大小进行了系统地统计分析，结果表明：由于试验室物理性质指标不存在明显的趋势分量，可以用传统的方法进行统计，且统计变异系数较小；相比较而言，试验室测得的变形和强度参数由于一般都存在明显的趋势分量，建议用基于随机场理论的变异性统计方法进行统计，且统计变异系数较大。　　 5.对相关距离的各种计算方法进行了对比分析和优化研究，探讨了土性参数相关距离的各种性状。基于原位静力触探数据，对江苏地区两种典型软土的竖直向和水平向相关距离进行了统计，分析了各自的特点和产生这些特点的原因，并对竖直向和水平向的相关距离进行了对比评价。　　 6.论证了中心极限分布系列描述土性参数的合理性，对比了隶属于中心极限分布系列的正态、对数正态分布的各种特性，提出了在二者之间如何选择的标准。除此之外，还论证了泊松比更适合建模为Beta分布的事实。　　 7.利用随机场的局部平均理论，结合目前基础设计中主流的沉降计算方法（分层总和法），推导了能够反映土性参数空间变化特性的基础沉降表达式；在假定自相关函数的条件下，利用5点Gauss积分，实现了基础沉降概率反映特性的一次二阶矩分析，提出了基础沉降的概率预报方法及给定沉降控制标准下的可靠性分析步骤。　　 8.用对数正态分布的空间随机场对土体固结系数cv进行模拟，通过5000次的Monte-Carlo模拟计算，对地基土的一维概率固结特性进行了分析。提出了不同时刻平均固结度和超静孔压标准差的近似计算公式；同时，还通过不同相关距离对变异系数的影响分析，给出了不同情况下方差折减系数的有效计算方法。　　 9.从精度、效率和实用方便性的角度对随机场的各种计算机模拟方法进行了评价，指出了局部平均细分法适合于岩土工程领域应用的优越性所在，分析了离散尺寸和相关距离对模拟结果的影响，开发了成层地基的随机场分层模拟方法，并用一工程实例，展示了随机场的计算机模拟在基础概率沉降分析中的应用过程。