为解决如何控制并及时预测隧道掘进引发的地表沉降，科学制定合理的地表沉降监控指标的问题，依托洛阳洛河Ⅰ级、Ⅱ级阶地2种典型地貌中粉质黏土与砂卵石复合地层下盾构隧道工程，以土体参数的空间变异性为切入点，针对当前隧道变形控制指标未能结合自身轨道交通工程特点、工程地质条件等问题，在考虑土体参数空间变异性的基础上，研究随机场中的变异系数和相关距离对地表变形的影响，并进一步结合现场监测数据统计分析和基于随机场理论的可靠度分析。结果表明：考虑空间变异性土体的等效弹性模量小于相应均质土的弹性模量；确定性分析的双线隧道地表沉降曲线呈双峰“W”形，随机分析的地表沉降曲线为一簇离散性曲线，且都为双峰型。变异系数对地表沉降的影响较为明显，而竖向相关距离在2D内、水平相关距离在10D内对地表沉降的影响较大。根据可靠度分析，洛河Ⅰ级、Ⅱ级阶地2种典型地貌条件下隧道最大地表沉降服从标准正态或对数正态分布形式，综合考虑安全性和经济性，建议洛河Ⅰ级阶地地貌的双线盾构隧道地表沉降监控指标为40 mm，洛河Ⅱ级阶地地貌的双线盾构隧道地表沉降监控指标为30 mm。研究结果可为进一步探索地表沉降预测方法和控制措施，科学制定合理的地表沉降监控指标提供参考。