由于复杂地质作用和应力历史等因素影响,土体具有自然空间变异性。在基于勘察数据的空间变异性表征方面,国内外已开展了大量研究。位移等响应数据反映土体现场力学行为。基于位移等响应数据通过反演分析确定土体参数空间变异性,可避免土工试验数据量小、取样扰动、试验条件与现场环境存在差异等的影响,是空间变异性表征和估算的有效途径。土体参数空间变异性反演估计的准确性受变异特性自身影响,明确影响空间变异性反演准确性的关键因素,对岩土监测工程具有重要的工程应用价值。本文将Yang等（2018）年提出的基于Karhunen-Loève expansion（K-L）展开、polynomial chaos expansion（PCE）随机多项式和马尔科夫链蒙特卡洛（Markov Chain Monte Carlo,MCMC）抽样模拟的空间变异性概率反演方法应用于土体位移响应数据,通过数值算例研究和模型试验验证分析,研究影响空间变异性反演准确性的关键因素。开展均布荷载边坡数值算例研究,采用基准随机场有限元模拟计算的位移增加2%高斯扰动作为观测响应数据,反演弹性模量空间变异性,研究了测点数目、分布位置、变异系数、随机场相关长度和协方差函数对反分析精度的影响。开展分层土侧向加载模型试验,利用粒子图像测试技术获取位移监测数据,对分层土体内摩擦角的变异性进行了识别,研究了夹层位置和厚度、内摩擦角先验假设、变异系数及随机场相关长度对反演分析结果的影响。主要研究结论如下:1.边坡数值算例研究结果表明:（1）基于水平位移数据反演的弹性模量估计场相比基于竖向位移的估计场精度更高,水平位移更适合用于弹性模量空间变异性反分析。（2）测点数目减少时,弹性模量估计场相对误差增大,反分析精度降低。测点附近误差较小,测点分布位置对估计场最大相对误差影响不显著。（3）随着变异系数增大和相关长度减小,估计场的相对误差增大,反分析精度降低。竖直相关长度对精度影响比水平相关长度更显著。整体来看,反分析精度在可接受范围,对于高变异性的情况（变异系数COVE=0.9）,误差也不超过10%。（4）基于二阶马尔可夫型协方差函数的估计场最大相对误差显著大于基于高斯型协方差函数的对应值。2.室内分层土地层模型试验结果表明:（1）内摩擦角估值相对误差不超过10%,夹层位置、厚度对于内摩擦角估值影响较小。（2）先验均值假设对内摩擦角估计有一定影响,但对夹层厚度估计没有显著影响。（3）变异系数较小时,内摩擦角估值精度较低。变异系数对夹层厚度的确定影响不大。（4）相关长度假定对于内摩擦角估计精度有显著影响,不合理相关长度假定可导致错误估计结果。