以岩土参数的空间变异性为线索,结合铁路隧道盾构施工的掌子面结构,分析了传统蒙特卡罗随机有限差分法在结构稳定性分析中的应用及缺陷,并在此基础上提出新型的改进计算方法。该改进方法主要通过聚类减少随机场的数量,从而可降低计算耗时。经过仿真检验,该方法能够显著提高岩土结构稳定性预测的效率,并且不会降低预测结果的安全储备。