La variabilidad espacial es inevitable en los suelos y es importante considerar esta característica en el diseño de la ingeniería geotécnica, ya que puede llevar a comportamientos de estructuras que no pueden ser predichos por un cálculo que asume suelos homogéneos. Este artículo intenta evaluar el rendimiento de un túnel circular superficial, en un contexto del estado límite de servicio, considerando la variabilidad espacial del suelo. Se utilizan campos aleatorios distribuidos logarítmicamente, generados por el método de expansión de Karhunen-Loeve, para el modelado espacial. Se construye un modelo numérico bidimensional, basado en el método de diferencias finitas, para estimar de manera determinista dos cantidades de interés (es decir, el momento de flexión del revestimiento del túnel y el asentamiento superficial). El modelo se combina con los campos aleatorios y se implementa en la simulación de Monte Carlo para investigar los efectos de la variabilidad espacial del suelo en las respuestas del túnel. La distancia de autocorrelación, un parámetro importante para los campos aleatorios, se varía dentro de múltiples análisis probabilísticos. Para ambas respuestas del túnel, sus variabilidades aumentan con el incremento de la distancia de autocorrelación, mientras que se puede observar un valor medio mínimo con este parámetro siendo aproximadamente el radio del túnel. Este hallazgo es muy útil para diseños prácticos. También se realiza un análisis de sensibilidad para mostrar la importancia de cada parámetro aleatorio.