최근 경제적이고 합리적인 최적 설계방안에 대한 요구가 증가하면서 신뢰성 분석을 기본으로 하는 설계법이 세계적인 추세가 되어가고 있으며 지반분야에서도 이러한 지반의 불확실성을 해석에 반영하고자 하는 노력이 이루어지고 있다. 기초지반의 안정문제 및 침하문제를 해석하고 구조물의 기초 및 지하매설물 등을 설계하는 데 있어서 상부하중에 의한 지중응력분포는 필수적으로 고찰되어야 한다. 상부 구조물 시공이나 추가 성토에 따른 하중은 지반을 통하여 지중에 전달되는데 이에 따라 상부 하중의 불확실성도 지반을 통하여 같이 전달된다. 지반 내에서 응력의 발생은 지반 변형을 발생시키는 주요 원인이며 지중 구조물에 하중으로 작용하므로 지반 침하해석 및 지중 구조물의 확률론적 설계를 위해서는 상부 하중에 따른 지중응력증가 및 불확실성을 정량적으로 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 실트질 모래지반에서 일정한 변동계수를 갖는 확률분포하중에 따른 지중응력의 변동계수 분포를 파악하기 위하여 실내모형실험을 수행하였으며 지반 위치에 따른 지중응력의 변동계수분포를 산정하였다. 실험결과, 정적하중(1.14 kgf/㎠)과 확률분포하중(1.14 kgf/㎠, COV 14%)에 따른 지중응력분포는 거의 동일한 것으로 나타나 확률분포하중이 비교적 지반에 잘 전달되었음을 확인할 수 있었으며, 확률분포하중의 시행횟수에 따른 지중응력의 변동계수 변화는 약 10,000회 이상에서는 일정한 값에 수렴하는 것으로 나타났다. 또한 실험결과를 적용하여 Terzaghi 1차원 압밀이론식에 대한 지반 침하해석을 수행하고 각 해석변수에 대한 민감도 분석을 통하여 지중응력증가의 영향을 분석하였다.