岩体是赋存于地质环境中经历过变形与破坏改造的，并且具有一定岩石成分及特定结构的地质体。完整岩体多受到各类地质作用而被结构面切割成复杂的节理岩体。由于结构面的存在，改变了岩体原来均匀、各向同性的性质，形成了一种非均匀、非线性、各向异性的特点。节理岩体的强度取决于岩石本身和结构面的强度，同时需要考虑岩体中结构面不同组合形式所导致的完整岩石(体)强度弱化效应。研究岩体强度特性，是进行工程稳定性评价和设计的前提和基础。近年来，随着中国经济的高速发展，对基础建设的需求不断扩大，国内岩体工程建设因此迅速发展。尤其是中国西部大开发战略实施以来，为了充分开发和利用西部的资源，越来越多的能源、交通、矿山、水利等工程活动建造在西部地区，与岩体有关的工程活动越来越占据显要地位，相应地对岩体强度、变形、渗透性及破坏规律等相关的基础性研究也将会受到普遍的重视和关注。在以往的工程实践中，由于对岩体强度特性认识不足，造成工程失事和破坏不乏其例。因此，为了工程的安全和经济性，必须对工程岩体的稳定性进行评价。这种工程岩体稳定性的评价关键就在于如何合理地确定岩体的强度参数。目前，在工程设计中，对强度参数有很多种估算方法，如原位试验法、经验类比法、岩体质量评分体系方法、位移反分析法、模糊数学法、人工神经网络法等。这些新理论、新方法的加入，大大地促进了岩体力学的发展，都能较好地求取结构面或岩体的强度参数，但都不是一种很完善的方法，存在着一些问题。基于此，本文围绕着节理岩体的强度性质进行了系统研究，建立了用计算机数值试验方法计算节理岩体等效强度参数及REV的一套方法，并用于鄂西三叠系灰岩岩体工程实例。重点探讨了强度参数的尺寸效应与节理岩体的表征单元体(REV)这一岩体力学的基本问题之间的关系，对在工程中合理选取岩体强度参数取值具有理论指导意义和应用价值。本文采用的研究思路如下：首先对研究区域进行地质背景调查与分析，对三叠系灰岩结构面进行分类与组系划分，掌握结构面的分布规律，采用Monte-Carlo随机模拟方法生成随机岩体结构面网络模型，以此作为研究节理岩体表征单元体强度REV的基础。进而利用计算机数值试验方法研究了节理岩体强度特性的尺寸效应及相应的强度REV的确定方法。将节理岩体概化为由岩块和结构面两种材料组成的二元结构，建立计算机数值试验分析模型；对于一定尺寸的灰岩岩体区域，在数值试验模型上施加荷载模拟岩体力学试验，通过计算机数值试验计算确定岩体的强度参数值；不断改变岩体区域大小，重复进行计算机数值试验，获得岩体强度参数随岩体体积的变化规律，如当岩体体积增加到某一确定值，其强度参数值趋于稳定，则此体积就是该节理岩体的强度意义上的表征单元体REV大小，所得到的强度参数值也就为节理岩体的等效强度参数值。针对上述思路，本文的主要内容如下：(1)节理岩体的强度参数及表征单元体研究是岩体力学的基本问题，应该加以重视并进行深入研究。分析了室内外试验确定岩体强度参数方面的局限性，对节理岩体表征单元体(REV)的定义进行了介绍，分析了其力学意义。节理岩体表征单元体的大小可以作为准确选择岩体介质类型的定量标准，也是合理选择与等效连续介质模型相关的力学参数的重要依据。另外，岩体强度性质是与REV相关联的，存在尺寸效应，离开REV谈岩体强度性质没有任何意义。研究岩体强度参数随体积的变化规律是确定岩体强度以及强度REV的基本方法。(2)鄂西地区在建的多项工程(如马水河特大桥、清江特大桥、小河特大桥等)均以三叠系灰岩为主，由于发育在岩体中的各种结构面均具有明显的方向性，受结构面的影响，岩体的工程性质呈现显著的各向异性。从工程地质学的角度，分析了鄂西三叠系灰岩岩体的地质构造形态、构造演化历史、地形地貌状况等因素，在此基础上对研究区岩体内的结构面进行分组、分期，以典型岩体工程的岩体结构面统计为实例进行印证，以期为建立合理的岩体力学模型奠定基础。(3)岩体结构的节理裂隙性是岩体REV问题存在的根本原因。因此，岩体中随机结构面的精细描述是研究节理岩体REV及等效强度参数的基础。运用Monte-Carlo随机模拟方法建立节理岩体的结构面网络模型(岩体概化模型)，即如何根据实测统计确立的结构面几何参数概率模型，通过随机模拟，得到服从该统计概率模型的结构面网络图的具体过程，并就如何确定测线长度、如何估算结构面迹长等问题，展开了深入地讨论。(4)研究了在结构面网络模型转化为有限元力学计算模型中如何实现优势结构面网络概化、岩体块体划分、结构体及其单元划分等问题。(5)基于岩体力学三轴试验原理，论文提出了采用有限元数值分析方法确定岩体强度意义上表征单元体REV及强度参数的原理。以鄂西三叠系灰岩岩体的工程实例——小河特大桥灰岩岩体进行了具体研究。对获得的六个不同尺寸的岩体模型进行计算机数值试验模拟加载。研究表明节理岩体的强度参数表现出明显的尺寸效应，随着岩体体积的增大，强度参数呈现递减的趋势。但当岩体体积达到一定值时，均趋于稳定，此时的岩体体积即表征单元体大小约为5m×5m，其等效强度参数粘聚力和内摩擦角的值分别为0.72MPa和28.9°。对于大多数工程岩体的稳定性而言，应该重视岩体强度指标的尺寸效应。综上所述，本文的特色在于：(1)系统研究了结构面网络模型转化为有限元力学计算模型方面如何实现岩体块体划分、结构体及其单元划分问题；(2)基于岩体力学三轴试验原理，采用有限元数值试验方法确定了在岩体强度意义上的表征单元体REV及强度参数；(3)从工程地质学的角度，归纳了鄂西三叠系灰岩岩体中结构面发育地质特征，为建立合理的岩体力学模型奠定了地质基础。