岩体是赋存于一定地质环境中复杂地质体，被各种各样的结构面所切割，诸如假整合面、不整合面、节理、裂隙、片理、层理等。岩体正是由于受大量结构面切割而具有一定的结构特征，并表现出强烈的非均质性、不连续性以及各向异性，而这些特征都难以用经典的数学和力学理论加以描述，如欧几里德几何和牛顿连续力学。　　 分形理论的研究对象是自然界中广泛存在的随机的、无序的、复杂的自相似性系统。由于岩土材料本身就是一种非连续性、非均质性和各向异性的特殊材料，其固有的复杂结构特征符合分形理论的研究条件，属于分形理论的研究范畴，因此分形几何在岩体力学领域得到了广泛的研究应用。　　 恩施地区地处湖北省鄂西南褶皱山地，属云贵高原的东延部分，邻近四川盆地边缘，处于我国地形第二阶梯末端。岩体在多次构造运动以及在各种内外地质营力作用下，结构面十分发育。这些结构面是造成岩体软弱、破碎的重要内在原因，也是造成灾害发生的主要潜在原因。因此根据岩体的工程地质特性，对岩体质量进行正确的、科学的、及时的综合评价，是经济合理地进行工程岩体加固设计和现场施工及安全运行必不可少的条件，也是岩体力学中最基本的研究课题之一。　　 因此本文以恩施地区志留系砂岩岩体结构面为主要研究对象，在结构面野外地质调查、计算机模拟的基础上，将定性与定量、理论与实际相结合，采用分形几何理论系统地研究鄂西志留系砂岩岩体结构面分布特征，并对其岩体质量进行综合评价。为此，本文主要进行了以下几个方面的研究：　　 (1)在志留系岩层中选取了四个结构面发育良好的露头面，进行了大量的结构面地质调查。运用概率统计的理论和方法，分析了各组结构面的几何特征参数，包括结构面的产状、间距、迹长、隙宽等，建立其几何特征参数概率模型。结果表明，各组优势结构面倾向均服从正态分布；倾角除测线1第一组服从负指数分布外，其它组均服从正态分布；半迹长及间距均服从负指数分布；隙宽除了测线2第二组服从均匀分布外，其他各组也都服从负指数分布。　　 (2)在建立其几何特征参数概率模型的基础上，利用Monte Carlo原理，对结构面分布进行计算机模拟。得到与实际岩体中“等效”的结构面分布网络图，以此研究岩体结构特征，掌握其岩体结构面的分布状态。　　 (3)根据生成的结构面网络图，应用盒维计法计算岩体结构面分布的分形维数，四个测点的分维值分别是1.559、1.783、1.362、1.357。显然测线2龙凤乡龙马溪组岩体结构面分布的分维值最大，对应到结构面网络模拟图上发现该岩体中发育有大量的纵横交错的结构面，岩体被其切割的最严重，其完整性和岩体质量也最差。即说明分维数D不仅能刻画岩体中结构面发育的数量，而且能较好地反映岩体中结构面之间的相互交切方式以及空间组合关系的复杂程度，进而反映岩体的完整程度和破碎状况，可作为岩体质量等级划分的定量指标。　　 (4)结合野外实测的结构面资料，研究恩施地区志留系砂岩的结构面间距和迹长的分形特征，采用标度变换法求取分维值，并阐述其在一定程度也可以反映结构面的相对发育密集程度和对岩体的切割破坏程度。　　 (5)根据恩施地区志留系砂岩结构面的迹长分维、间距分维及分布分维的分析结果，结合其野外地质调查情况及计算机模拟结果，经过综合分析，提出一个以结构面分布分维为第一指标，迹长分维和间距分维为辅助指标的岩体质量分级方案。方案分为5级，分别为“很好”“好”“一般”“差”“很差”，对应的一级指标结构面分布分维的区间分别为：<1.1、1.1～1.3、1.3～1.5、1.5～1.7、>1.7。　　 (6)采用岩体基本质量指标BQ分级法验证了以结构面分维值为分级指标的岩体质量评价方案的合理性，并对恩施地区志留系砂岩岩体质量作出综合评价。从整体上来说，研究区内岩体结构面较发育，结构面密度较大，岩体被切割严重，完整性差。按结构面分维分级，属于“一般”～“很差”岩体；按[BQ]分级，属于Ⅲ～Ⅴ岩体。　　 总之，本文在结构面网络模拟的基础上，运用分形理论详细地对恩施地区志留系砂岩岩体结构面的分布特征做了研究，并提出了以岩体结构面分布的分维数作为主要指标的岩体质量评价方案。研究成果不仅对恩施地区志留系砂岩岩体的质量特性有了更全面的认识，而且丰富和发展了分形理论在岩体力学的应用，为工程岩体质量分级提供新的依据和途径。