近年来,可靠度设计已成为岩土工程设计理论和方法发展的重要方向,世界各国岩土工程设计规范也正在逐步转轨。可靠度设计方法主要包括两种:一种是基于概率论的极限状态设计方法,又称为半概率可靠度设计方法;另一种是直接采用可靠度分析方法计算不同设计方案的可靠度或失效概率的设计方法,即全概率可靠度设计方法。半概率可靠度设计方法概念简单、使用方便,是目前岩土工程可靠度设计规范中主要采用的设计方法。支挡结构岩土工程设计中常见的结构类型,主要用于支撑和加固土体,保障土体稳定。然而,目前支挡结构可靠度设计理论和方法的发展受到诸多难题的制约,进展缓慢。其关键难点在于:（1）支挡结构是一种特殊的结构,其荷载和抗力具有相关性（均来源于土体）,支挡结构具有多种相关的失效模式,导致半概率可靠度设计方法中校准支挡结构的荷载和抗力分项系数十分具有挑战性;（2）岩土体是一种天然材料,其参数具有空间变异性,如何在考虑空间变异性条件下确定岩土体参数特征值是长期困扰半概率可靠度设计研究和应用的关键问题;（3）全概率可靠度设计方法可有效避免上述问题,但是现有全概率设计方法计算效率较低、实用性较差,在岩土工程设计规范标定和设计实践中鲜有应用。针对上述难点,本文开展了岩土工程支挡结构可靠度设计理论和方法研究,研究内容涉及支挡结构全概率可靠度设计方法、基于分项系数的半概率可靠度设计方法以及岩土工程可靠度设计软件开发。主要内容和结论总结如下:（1）阐述了岩土工程支挡结构可靠度设计理论和方法的选题依据和研究意义,概述了岩土工程可靠度设计方法研究现状。总结了目前岩土工程可靠度设计理论和方法存在的问题和不足,在此基础上凝练了本文研究的科学问题,并拟定了本文的技术路线和研究内容。（2）提出了一种基于广义子集模拟的支挡结构可靠度设计方法。所提方法能够利用单次广义子集模拟计算设计空间中不同设计方案的失效概率,充分利用了不同方案设计响应的相关性提高全概率可靠度设计的计算效率。采用所提设计方法分别对重力式挡土墙、半重力式挡土墙和悬臂式钢板桩进行了可靠度设计,并将设计结果与基于直接蒙特卡罗模拟的设计结果进行对比,结果表明:所提方法需要的随机样本数目远小于直接蒙特卡罗模拟,避免了重复执行随机模拟计算不同方案的失效概率,可以高效的确定设计空间中设计可行域,显著提高了支挡结构全概率可靠度设计的计算效率,丰富了岩土工程可靠度设计理论。（3）提出了一种基于随机样本的参数设计点确定方法。所提方法利用设计点的统计学意义,将随机模拟过程中产生的概率密度最大的失效随机样本作为近似设计点。利用所提方法分别对重力式挡土墙、半重力挡土墙设计算例的参数设计点和参数敏感性进行分析,并与基于FORM的计算结果进行了对比,结果表明:所提方法可以根据随机样本准确地确定参数设计点,更加充分地挖掘了随机样本中包含的信息,克服了随机模拟方法的不足,为半概率可靠度设计规范标定中确定参数设计点提供了新途径。（4）提出了考虑岩土体参数空间变异性的参数特征值计算方法。所提方法利用詹森不等式原理计算岩土体参数特征值,同时考虑岩土体空间变异性的局部平均效应和土体有效应力的影响。利用所提方法计算重力式挡土墙设计过程中的土体参数特征值,并进行了可靠性分析,结果表明:所提方法的计算结果与基于随机场模拟的计算结果基本一致,说明了所提方法的正确性。所提方法揭示了土体有效应力对土体参数特征值确定的影响原理,阐明了基于空间平均模型与随机场模型进行可靠度设计存在差异的原因,为考虑参数空间变异性条件下确定岩土体参数特征值提供了有效工具,完善了岩土工程半概率可靠度设计方法。（5）提出了一种半概率可靠度设计分项系数校准新方法。所提方法直接利用从随机样本中识别的参数设计点计算分项系数,为基于随机模拟的分项系数校准提供了便利。利用所提方法对北美LRFD中土钉墙和Eurocode 7中重力式挡土墙的分项系数进行了重新校准,并基于所校准的分项系数进行可靠度设计,验证了所提方法的有效性。研究表明:临界设计方案之间的相关性对于分项系数校准至关重要,临界设计方案之间的相关性越强,校准之后的分项系数变异性越小,对半概率可靠度设计方法的应用十分有利。发现支挡结构不同的失效模式的应当采用不同的分项系数,分别单独校准十分必要。由于本文所提基于随机模拟的参数设计点计算方法的优势,使得根据实际工况扩大分项系数的校准范围成为可能,为半概率可靠度设计分项系数校准提供了新思路和新方法。（6）为了突破全概率可靠度设计在岩土工程应用中的计算障碍,便于可靠度设计方法的推广应用,本文在上述理论研究基础上,开发基于蒙特卡罗模拟方法的岩土工程可靠度设计软件—Geo RBD/S 2.0。利用该软件能够较方便的基于蒙特卡罗模拟方法（包括直接蒙特卡罗模拟、子集模拟和广义子集模拟）进行全概率可靠度设计以及随机样本分析,提高了基于随机模拟的岩土工程全概率可靠度设计方法的实用性,为全概率可靠度设计方法的推广应用提供技术支撑。