چکیده: پارامترهای ژئومکانیکی توده سنگ های دربرگیرنده تونل ها هیچ گاه به طور دقیق مشخص نیستند و همواره مقداری عدم ‌قطعیت در ارتباط با تخمین این پارامترها وجود دارد. برخی از این عدم قطعیت ها در ارتباط با طبیعت توده-سنگ و تعدادی دیگر ناشی از فقدان دانش یا درک کافی از این پارامترها (به دلیل هزینه گزاف جمع آوری داده ها) هستند. از این رو، به کارگیری روش های تحلیل احتمالاتی به منظور تعیین تأثیر این عدم‌قطعیت ها بر روی طراحی تونل ها ضروری است. هدف از رساله پیش رو ارائه رویکردی برای تحلیل پایداری احتمالاتی تونل ها با در نظر گرفتن تغییرپذیری ویژگی های ژئومکانیکی توده سنگ است. در ابتدا، یک رویکرد تصادفی در محیط MATLAB برای ویژگی سنجی توده سنگ توسعه یافت که در آن تغییرپذیری خصوصیات آن منظور می شود. تمایز رویکرد مذکور با رویکردهای پیشین عدم نیاز به پیش فرض نمودن نوع توابع احتمال خروجی و انتخاب کاملاً تصادفی متغیرهای ورودی مورد استفاده در فرمولاسیون برآورد ویژگی های توده سنگ می باشد. سپس، کدهای FISH متفاوتی نیز در مرحله مدل سازی عددی به منظور اعمال روش های تصادفی به صورت توأم با روش های نمونه گیری تصادفی (نظیر شبیه سازی مونت کارلو و ...) برنامه نویسی شد. روش های تصادفی مورد استفاده شامل روش متغیر تصادفی منفرد (SRV)، روش دسته بندی محدوده تغییرات (SCM) و رویکرد میدان تصادفی (RFM) هستند. هدف از مدل های SRV برآورد احتمالاتی بارسنگ وارد بر تونل بازی دراز و هدف از دو روش دیگر تحلیل پایداری و ارزیابی عملکرد پوشش تونل البرز بوده است. در بخش تحلیل پارامتریک، تأثیر ضریب تغییرات، مقیاس نوسان و ضریب همبستگی متقابل بین چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی بر روی نتایج حاصل از رویکردهای تصادفی مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش پایانی، عملکرد پوشش تونل بر اساس برهم کنش بین گشتاور خمشی و نیروهای محوری و برشی بررسی شده است. تحلیل عملکرد پوشش مبین تأثیر غالب برهم کنش نیروی محوری-گشتاور خمشی در گسیختگی پوشش به ویژه در مد گسیختگی کششی است. به طور کلی، افزایش ضخامت پوشش و ضریب ایمنی پوشش سبب کاهش احتمال گسیختگی شده اما روند کاهشی احتمال گسیختگی با افزایش ضریب ایمنی پوشش برای ضخامت های کمتر پرشیب تر بوده است. در پایان، نتایج تحلیل های احتمالاتی با نتایج مدل قطعی و اندازه گیری های برجا مقایسه شده است که نشان از کم تخمینی تغییرشکل تونل در هنگام استفاده از مدل قطعی در شرایط مفروض دارد. بدین ترتیب، می توان نتیجه گرفت که رویکرد ارائه شده در صورت بررسی تمامی جوانب می تواند ارائه کننده یک روش قابل اطمینان برای تحلیل پایداری حفریات زیرزمینی در توده سنگ های دارای ویژگی های ژئومکانیکی متغیر باشد.