结构面是岩体的重要组成部分,对岩体的变形和破坏起着控制作用,结构面的研究是分析工程岩体性质的基础性工作。大量试验研究表明,在剪切过程中,结构面表面起伏形成的粗糙度对结构面的力学性质有很大影响。本文从结构面表面形态的力学特性出发,从理论上论证了在Barton的JRC-JCS模型中,用粗糙度系数JRC描述岩体结构面起伏程度的合理性。将分形几何理论运用到结构面粗糙度的描述中,指出了以往对粗糙度进行分形描述的不足:只是对某条曲线的分维计算,不能完全反映整个粗糙表面的几何形态。针对这个问题,本文用自行研制的一种能测量表面三维几何形状的测量仪,测得试样的表面形态,在此基础上,引用立方体覆盖法,对试样结构面的表面形态进行了分维计算,所计算的D值反映了整个结构面表面的粗糙情况。通过结构面直剪试验,分析了结构面表面分维数D与剪切变形之间的相关关系,同时以JRC-JCS模型为基础,建立了分维数D与结构面抗剪强度之间的经验关系式。通过与谢和平强度估算法所得的试样的强度估算值对比,发现本文的估算值更接近于实测值。试验研究及对比分析表明,对整个结构面表面形态进行分形计算所得的分维数,可以用来更好的定量描述结构面的粗糙程度,以此为基础所估算的结构面抗剪强度也更接近于真实值。本文所采用的方法为结构面抗剪强度的估算探索了一条新的思路和途径。