水利水电工程是国家清洁能源优先发展战略、全面决胜脱贫攻坚的重要一环,但工程建设所带来的潜在地质灾害诱发风险不容忽视。充分利用岩土工程勘探数据、全面掌握工程场地关键设计参数信息对于评估工程潜在地质灾害风险、拟定工程防治措施与应急预案具有重要意义。受技术经济条件限制,实际工程中关键设计参数如水力参数（渗透系数等）、变形参数（弹性模量等）、强度参数（不排水抗剪强度等）的直接勘探数据极为有限,这为工程安全评估带来了很大的不确定性。为此,基于已建相似工程的勘探数据建立设计参数转换模型,将岩土工程勘探过程中勘探成本较低、勘探数据较多的试验参数（如静力触探试验指标、标准贯入试验指标等）的勘探数据转换为设计参数的勘探信息,是降低设计参数不确定性、提高安全评价与设计方案有效性的切实途径。然而各已建工程之间、已建工程与拟建工程之间的地质条件并非完全一致,且同一工程不同试样往往因地质成因、物质组成、结构构造等方面差异致使测得的岩土体参数存在不确定性。种种因素的存在造成转换模型预测值与设计参数真实值之间往往存在差距。在设计参数转换模型中充分考虑上述不确定性因素的影响,进而建立合理表征设计参数真值分布信息的概率转换模型势在必行。同时,不同试验参数之间、不同试验参数与设计参数之间的相关机制往往不同,部分相关结构中存在尾部相关性与非对称性,现有方法均无法对上述问题进行有效研究。如何表征多维岩土体参数之间的尾部相关性、非对称性,以及由此而衍生的多维岩土体参数两两之间相关结构的差异性,是岩土工程勘察领域的关键问题。此外,岩土工程勘探阶段经常出现勘探数据不完整的现象,勘探数据部分缺失的原因与特征多样。如何对勘探数据的缺失机制、缺失特征与缺失类型进行研究与分类,进而在此基础上建立有效利用不完全勘探数据的设计参数概率转换模型,是岩土工程勘察领域的又一个关键问题。针对上述科学问题,本文致力于将多维Copula理论引入岩土体设计参数概率转换模型的建立问题,重点研究了基于完全勘探数据和不完全勘探数据的岩土体参数多维联合分布模型构造方法和设计参数概率转换模型建立方法。研究内容包括:多维Gaussian Copula的4种构造方法在岩土体参数多维联合分布模型构造方面的适用性评价、基于多维Gaussian Copula的设计参数概率转换模型构造方法及其有效性验证、基于多维t Copula的设计参数概率转换模型建立方法及其在全球多维勘探数据库中的应用、基于Vine Copula的岩土体参数多维联合分布模型构造方法和设计参数概率转换模型建立方法、岩土工程不完全数据的缺失机制、缺失类型研究和考虑缺失类型的岩土体参数多维联合分布模型构造方法和设计参数概率转换模型建立方法。主要工作和结论如下:（1）首先阐述了开展岩土体参数多维联合分布模型构建与设计参数概率转换模型研究的背景与意义。分理论转换模型、经验转换模型、概率转换模型3个层次归纳总结了现有岩土体设计参数转换模型,分析了各类模型的优点与不足。概述了岩土工程领域多维概率分布模型构造方法,探讨了Copula理论在岩土工程领域的应用现状,明确了岩土工程不完全勘探数据建模领域亟待解决的问题,进而确立了本文的主要研究思路和研究内容。（2）系统介绍了多维Copula基本理论。从Copula的定义与基本性质出发,简述了常用二维Copula的基本特征。从定义和模拟方法两个方面重点介绍了统计学领域主要的多维Copula函数:多维Gaussian Copula、多维t Copula、多维阿基米德Copula,并简要介绍了多维广义t Copula与多维网状阿基米德Copula这两种多维Copula广义形式。给出了确定多维Copula函数的极大似然估计法与最优多维Copula识别的3种常见指标。（3）针对现有设计参数概率转换模型普遍对试验参数与设计参数之间的相关关系估计缺少研究的问题,提出了基于Gaussian Copula的岩土体参数多维联合分布模型构造方法。从计算成本、普适性、拟合优度、模拟误差4个方面、从理论和实证两个角度对多维Gaussian Copula的4种构造方法在岩土体参数多维联合分布模型构造中的适用性进行评价。常用的Pearson相关系数法只适用于岩土体参数离散程度较小的区域数据库;目前许多研究所推荐的Kendall相关系数法在相关程度较高的岩土体参数联合分布模型构造过程中可能出现相关系数矩阵不正定的问题;Spearman相关系数法在估计相关参数时放大效应较小,是适用性较好的多维Gaussian Copula构造方法,建议优先采用;极大似然估计法准确性较高,考虑到计算成本,建议作为参考方法对照使用。（4）提出了基于多维Gaussian Copula的设计参数概率转换模型建立方法。基于Leave-one-out试验结合现有多维勘探数据库对所提方法进行了有效性验证,并推导了基于多维Gaussian Copula的设计参数概率转换模型解析表达式,研究了多维Gaussian Copula的4种构造方法对于设计参数概率转换模型有效性的影响。所提方法能够考虑试验参数数目对于设计参数不确定性及设计参数间相关性的影响,基于全球勘探数据库所建立的概率转换模型简单易用,具有较高的实用价值。（5）针对多维试验参数和设计参数之间可能存在的尾部相关性,提出了基于多维t Copula的设计参数概率转换模型建立方法,并推导了基于多维t Copula的一维、多维设计参数概率转换模型解析表达式。通过与多维Gaussian Copula的对比,研究了多维岩土体参数之间的尾部相关特征。基于全球勘探数据库建立的联合分布模型显示,多维岩土体参数之间存在不同程度的尾部相关性,尤其是在强度应力参数与孔压静力触探试验指标之间。基于尾部相关性所建立的设计参数概率转换模型能够考虑拟建工程与已建工程的勘探信息似然性,相似程度越高的条件下设计参数不确定性越小,为已建工程勘探数据不足条件下合理衡量设计参数不确定性提供了一条有效途径。（6）为研究不同试验参数与设计参数之间的相关结构特征差异对设计参数概率转换模型的影响,提出了基于Vine Copula的岩土体参数多维联合分布模型构造方法和设计参数概率转换模型建立方法,并基于现有多维勘探数据库验证了所提方法的有效性。研究表明,不同试验参数和设计参数之间相关结构存在类别上的差异;考虑了相关结构差异性的Vine Copula在岩土体参数联合分布模型方面的拟合效果优于多维Gaussian Copula和多维t Copula。研究成果为充分考虑相关结构类别差异性、准确构造岩土体参数多维联合分布模型与设计参数概率转换模型提供了有力的工具。（7）针对不完全勘探数据建模中的主要问题,提出了考虑勘探数据缺失类型的岩土体参数多维联合分布模型构造方法和设计参数概率转换模型建立方法。根据岩土工程勘探数据的缺失原因与缺失特征,将岩土工程勘探数据缺失分为离散数据缺失与连续数据缺失两种类型,并指出两种类型的岩土工程勘探数据缺失在缺失机制上均属于完全随机缺失。在此基础上推导了岩土工程不完全勘探数据联合分布模型的似然函数,为不完全勘探数据建模提供了评价标准。基于ECM算法提出了考虑勘探数据缺失的联合分布模型构造方法与设计参数概率转换模型建立方法。通过研究发现,相较于离散数据缺失,连续数据缺失对联合分布模型不确定性的影响更大,而勘探数据缺失对设计参数概率转换模型所带来不确定性会随着试验参数数目的增加而增加。所提方法在两种缺失类型和各种缺失率条件下鲁棒性均优于Spearman相关系数法,为不完全勘探数据条件下的岩土体参数多维联合分布模型与设计参数概率转换模型构造提供了稳健的工具。