在地热能开发工程中,了解并掌握地下干热岩渗流规律对推进地热能的高效利用起着至关重要的作用。裂隙网络是岩体中流体运动的主要通道,单裂隙面是构成岩体网络的基本元素,岩体的渗透性能和渗透方向不仅与裂隙网络的发育、切割特征有关,还与单个裂隙的几何特征(如裂隙的开度、方向、粗糙度和充填性等)密切相关。因此,小尺寸模型渗流实验所得的水力传导系数不足以代表工程岩体的渗透特性,要研究岩石水力学和合理地预测工程岩体中复杂的渗流状态,必须从单裂隙面的渗流特性尺寸效应这一基础性课题入手。目前,已有的关于单裂隙渗流试验和渗透特性尺寸效应数值模拟的研究还存在着许多不足。对于单裂隙渗流试验而言,大部分还无法实现多尺度可视化这一目标。而仿真软件的裂隙面多是按照一定分布函数生成,无法完全代表天然岩石裂隙的几何特性,其得到的结论还有待于进一步论证。鉴于岩石裂隙渗透问题的重要性以及当前研究上的不足,本文主要针对水力耦合条件下天然岩石裂隙渗流特性的尺寸效应进行研究。本研究主要依赖于自主开发的MATLAB岩石裂隙水力耦合仿真模拟程序进行数值模拟。同时,结合3D扫描及3D打印技术,进行了一系列裂隙渗流可视化实验,可直接对裂隙面的渗流现象进行观察分析。通过可视化实验,描述了裂隙内部渗流及溶质运移情况,并求得等效水力开度,验证了水力耦合仿真程序的可靠性。然后,利用手持式三维激光扫描仪对野外岩体工程裂隙面进行了扫描,获得三维岩石裂隙面模型。通过单轴抗压测试确定了岩石的基本力学性质,根据得到的裂隙点云数据评价该裂隙面的几何特性。最后,利用MATLAB程序对三类天然岩石裂隙开展了数值计算,就法向应力、裂隙粗糙度、裂隙开度三种影响因素进行了讨论。本文确认了岩石裂隙渗透性存在尺寸效应,其渗透性与法向应力、裂隙粗糙度成正比,与裂隙开度成反比,裂隙开度为渗透性的主控因素。同一岩石裂隙中,研究的裂隙面尺寸越小,其表现的渗透性越不稳定,尺寸越大越接近该岩石裂隙的渗透性。