随着人们对可再生能源的探索,海上风电越来越受关注。海上风电基础安装在地质结构复杂的海床上,且承受风、浪、流等随机荷载作用,成本高、风险大,故对其进行可靠性分析很有必要。土体参数的空间变异性已被确定为岩土工程不确定性的最主要来源。在海上风电基础类型中,大直径单桩基础应用的越来越多,然而目前考虑土体参数空间变异性对大直径单桩基础承载力影响的研究和对海上风电基础岩土工程勘测方案的研究较少。因此,本文基于随机场理论对上述问题进行了研究,主要的研究内容和结论概括如下:（1）基于随机场理论采用随机有限元法结合Kriging代理模型研究三维土体中不排水抗剪强度的空间变异性对大直径单桩基础单轴极限承载力的影响,使用概率失效包络面研究了土体参数空间变异性对组合荷载作用下大直径单桩基础极限承载力的影响。结果表明考虑土体参数的空间变异性会降低大直径单桩基础单轴极限承载力的均值,改变失效包络面的大小和形状;使用H-M概率失效包络面对大直径单桩基础进行设计较为安全;不排水抗剪强度波动范围越小,空间平均效应越强,空间平均效应的强弱与不排水抗剪强度变异系数的关系不大;本文建议采用不排水抗剪强度的15%分位数进行大直径单桩基础设计。（2）以涠洲岛海域为例,对NREL 5MW海上风力发电机的单桩基础进行了一次完整的可靠性设计。结果表明,海上风力发电机大直径单桩基础的极端荷载由波浪荷载主导,海洋环境荷载效应的合力作用点在海平面附近;采用不排水抗剪强度的15%分位数进行大直径单桩基础桩长设计满足可靠性设计要求。（3）对比了条件随机场与非条件随机场中大直径单桩基础的单轴极限承载力随机响应,并使用条件随机场研究了勘测样本的纵向间隔、深度和水平距离对大直径单桩基础单轴极限承载力随机响应的影响。结果表明,相比于非条件随机场,条件随机场计算得到的大直径单桩基础单轴极限承载力均值更接近真实土体得到的极限承载力;条件随机场计算得到的大直径单桩基础单轴极限承载力变异系数远低于非条件随机场计算得到的变异系数;海上风电单桩基础岩土工程勘测的位置应尽量位于桩中心处,当勘测点距桩中心的水平距离超过水平波动范围的0.75倍后,勘测点数据不会提高基础极限承载力预测精度,纵向勘测间隔取小于1倍的竖向波动范围,勘测深度应取到桩端以下1倍桩径D。