چکیده: امروزه با گسترش روز افزون فضاهای زیرزمینی در توده‌سنگ و یا سازه‌هایی عظیم بر روی بستر سنگی، بیش از پیش مهندسین طراح برای آنالیز‌های تحلیلی و عددی تغییرشکل‌پذیری به ضرورت و اهمیت پارامتر مدول تغییرشکل‌پذیری توده‌سنگ توجه دارند. آزمایش‌های برجا در نزدیکترین شرایط نسبت به واقعیت می‌باشند از طرفی در چند دهه گذشته با انجام انواع آزمایش‌های برجای اندازه‌گیری مدول تغییرشکل‌پذیری به تدریج جامعه آماری آزمایش‌های مذکور بهبود یافته است. اما همواره صعوبت اجرایی و هزینه‌ بالا چالش‌های گریبانگیر آزمایش‌های برجاست. از سوی دیگر، بررسی تاثیر‌گذاری تنش برجای مبتنی بر آزمایش‌های میدانی بر مدول تغییرشکل‌پذیری مورد پژوهش واقع نشده است. چالش‌های اشاره شده موجب ترغیب مهندسان برای تخمین مدول تغییرشکل‌پذیری با مدل‌های تجربی بر‌اساس اطلاعات در دسترس و با تمرکز بر طبقه‌بندی‌های مهندسی سنگ شد. اما عدم پشتوانه تئوری کافی پارامترهای ورودی مدل تخمین مدول تغییرشکل‌پذیری از یک سو و پراکندگی مقادیر مدول تخمینی در مدل‌های مختلف باعث کاهش اطمینان لازم به درستی مقادیر تخمینی گردید. علی‌رغم مزیت سادگی مدل‌های تجربی تخمینی مذکور، چالش عدم اطمینان کافی به مقادیر تخمینی روابط تجربی در طراحی سازه‌های عظیم سنگی همچنین فقدان توجه به فاکتور تنش برجا گریبانگیر مدل‌های تجربی است. در این رساله، چالش‌های اشاره شده با رویکردی دو مرحله‌ای ‌پاسخ داده شده است. نخست، استفاده از پارامترهای ورودی دارای پشتوانه تئوری، بجای اکتفا به پارامترهای صرفاً در دسترس، براساس مدل‌های ریاضی (شامل مدول یانگ محصور شده، سختی نرمال و برشی محصور شده، تنش برجا و شاخص مقاومت زمین شناسی). دوم، استفاده از روش پویای محاسبه نرم با قابلیت ارائه روابط شهودی (مانند برنامه‌نویسی چند ژنی) تا محدودیت‌های ساختاری روش‌های مرسوم رگرسیون (خطی، نمایی، توانی، چند جمله‌ای) برای تخمین مدول تغییرشکل‌پذیری است برطرف شود. در این راستا استفاده از روش‌های عددی متناسب برای مدلسازی محیط‌های ناپیوسته (مانند 3DEC) و ارزیابی حساسیت پارامترهای موثر بر مدول تغییرشکل‌پذیری و اعتبارسنجی مدول‌های تخمینی با روش برنامه‌نویسی ژنتیک چندژنی انجام شده است. بانک داده این رساله بر پایه اطلاعات میدانی و نتایج آزمایش‌های برجا و آزمایشگاهی در طرح‌های سد و نیروگاهی بزرگ کشور است. هر دسته‌داده شامل 17 پارامتر یا اطلاعات مرتبط با محل آزمایش‌های برجای جکینگ صفحه‌ای است که در تکمیل آن برخی پارامترها براساس روابط مستخرج از مطالعات آزمایشگاهی در سنگ‌های مختلف برآورد شده است. تحلیل داده از بین روش‌های مختلف محاسبه نرم، با روش برنامه‌نویسی ژنتیکی چندژنی انجام شد تا ضمن ارایه مدل جدید شهودی با خطای کمتر، از کلیه پارامترهای دارای مبانی تئوری استفاده شود. اعتبارسنجی مدل جدید با مقایسه تخمین‌ها با مدل‌های تجربی قبلی، با پارامترهای برگرفته از بانک داده مشترک در همه مدل‌ها، انجام و دقت بالاتر آن تایید گردید. علاوه براین، با مدلسازی عددی حساسیت تنش القائی و میزان تاثیرگذاری تنش برجا و سایر پارامترهای ورودی (مانند مدول الاستیسیته، شیب و جهت شیب ناپیوستگی، سختی ناپیوستگی، ضخامت لایه‌بندی) بر مدول تغییرشکل‌پذیری ارزیابی شد. هماهنگی مناسب تخمین مدول با پارامترهای مدول الاستیسیته محصور شده و سختی ناپیوستگی در تنش نرمال مشخصه با ویژگی لحاظ تنش‌برجا در مدل برنامه‌نویسی ژنتیکی چند ژنی با نتایج استخراج شده از مدلسازی عددی آزمایش واقعی اطمینان لازم برای مدل جدید مذکور در طرح‌های دیگر را تقویت می‌نماید.