در سازه های زیرزمینی، پس از حفاری، مهمترین اقدام حفظ پایداری سازه در ضمن حفاری و بعد از آن است. به همین منظور از گذشته سیستم های حایل گوناگونی برای حفاظت جداره ی تونل ها در مقابل ریزش ابداع، و با گذشت زمان بر کیفیت و تنوع آن ها افزوده شده است. از این میان می توان به بتن ریزی درجا، استفاده از قطعات بتنی پیش ساخته، صفحات آستری فولادی، سنگ دوزها (rock bolts) و شاتکریت(shotcrete) اشاره کرد. از جمله مزیت های سنگ دوزها و شاتکریت نسبت به سایر روشهای مورد اشاره، این است که، علاوه بر تحمل بارهای سنگین، قابلیت اجرای آنها بلافاصله پس از حفاری، و توانایی تحمل بارهای وارده در مراحل ابتدایی حفر تونل ها، امکان پذیر است. در روش معمول طراحی سیستم حایل منفرد سنگ دوز، ابتدا مقادیر معلومی برای قطر، طول و فواصل سنگ دوزها در نظر گرفته شده، و بر این اساس نیروی محوری ایجاد شده در سنگ دوزها و تغییر شکلهای تونل محاسبه و با مقادیر مجاز برای پذیرش یا رد طرح مفروض مقایسه می گردد. برای طراحی حائل مرکب سنگ دوز و شاتکریت نیز مقادیر معلومی برای قطر، طول، فواصل سنگ دوزها و ضخامت شاتکریت در نظر گرفته شده، و بر این اساس نیروی محوری ایجاد شده در حائل مرکب و تغییر شکلهای تونل محاسبه و با مقادیر مجاز برای پذیرش یا رد طرح مفروض سنجیده می شود. در این پایان نامه، به ارائه یک الگوریتم جهت طراحی بهینه سیستم حایل منفرد سنگ دوز و حائل مرکب سنگ دوز و شاتکریت، با هدف کمینه کردن هزینه های تهیه و اجرای سیستم حایل پرداخته شده است. برای حائل منفرد سنگ دوز، قطر، طول و چیدمان سنگ دوزها و برای حائل مرکب سنگ دوز و شاتکریت، قطر، طول، چیدمان سنگ دوزها و ضخامت شاتکریت به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده اند. تابع هدف مورد نظر هزینه تهیه و اجرای حائل است. با توجه به مشخصات مسئله ی بهینه سازی تعریف شده، از یک الگوریتم ژنتیک برای کمینه کردن تابع هدف و تعیین مقادیر بهینه ی متغیرهای طراحی استفاده می شود. طرح مرسوم سیستم حایل منفرد سنگ دوز و سیستم حائل مرکب سنگ دوز و شاتکریت برای یک تونل در مثالی ارائه، و سپس به بهینه سازی این طرح ها پرداخته شده، و میزان صرفه جویی حاصل از بهینه سازی این طرح ها، ارائه می شود.