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岩石节理的力学性能极大地影响着不连续岩体的变形、强度以及渗透等特性。岩石节理的滑动和剪切等行为又主要受表面粗糙度的影响。由于地质作用,表面粗糙度存在于从毫米到千米各种尺寸的天然节理中。因此,揭示岩石节理表面粗糙度随着节理尺寸从实验室的小规模到工程的大尺度的变化情况,对于及时准确地获悉实际工程中岩体的力学行为、预警安全事故等至关重要。很多经验和方法已经被提出用以探究岩石节理粗糙度的尺寸效应,但却得到了包括正向尺寸效应、负向尺寸效应、无尺寸效应等相互矛盾的结果。亦有部分研究声称存在尺寸效应阈值,即超过此阈值尺寸后尺寸效应消失。表面粗糙度是由大尺度的一阶大起伏（waviness）和小尺度的二阶小凸起（unevenness）组成,这些有争议的研究结果主要是由于节理表面不同阶粗糙结构的叠加造成的。故如何实现岩石节理双阶粗糙度的定量分离,进而揭示表面粗糙度尺寸效应亟需进一步研究。本文旨在以实测的分辨率分别为0.5 mm、1.0 mm、2.0 mm的天然花岗岩节理面为例,通过TPM原理及采样间隔差异法分别实现三维节理面粗糙度一阶大起伏和二阶小凸起的分离,而后又采用TPM方法、PSD方法、改进的RLM方法分别计算一阶大起伏和二阶小凸起的分形维数Dw和Du。选取各分辨率对应的窗口尺寸从100 mm×100 mm到1000 mm×1000 mm的不同节理面样本进行分形维数的计算以探究双阶粗糙度分形特征的尺寸效应及测量分辨率的影响。利用不同分析方向对应的粗糙度参数?*max（7）C（10）1（8）的极坐标图像探究节理面双阶粗糙度的各向异性特征,并研究了各向异性粗糙度参数的尺寸效应及分辨率对其的影响。本文主要发现表明:（1）通过TPM原理分离双阶粗糙度,变换网格尺寸δ计算三维岩石节理面的表面积S（δ）,绘制的δ-S（δ）双对数坐标图可以明显观察到直线斜率转折处,此处即为双阶粗糙度定量分离的临界点。本文中将δ=30 mm确定为实现分离的临界参数。这印证了双阶粗糙度定量分离的可行性,为后续实现分阶表征分形维数提供支持。（2）计算得到了数值大小各异的双阶粗糙度分形维数Dw和Du,充分证明了表征岩石节理面双阶粗糙度的可行性、合理性。天然岩石节理面双阶粗糙度的分形维数既具有尺寸效应又受测量分辨率的影响。相较于一阶大起伏,二阶小凸起对分辨率的敏感度更高,但尺寸效应没有广义统一的趋势。对于所有的岩石节理面样本均未发现明显的尺寸效应平稳性阈值,这表明天然岩石节理的粗糙度应在原位岩体的现场规模或特定尺度下进行评估。而关于尺寸效应颇有争议性的结果一方面可能是由于一阶大起伏和二阶小凸起的粗糙尺度占比不一所致,另一方面或与样本尺寸以及分辨率的复合影响有关,这启示我们应在岩体的现场尺度上以适当一致的测量分辨率分别表征一阶大起伏和二阶小凸起。（3）极坐标绘制的?*max（7）C（10）1（8）与分析方向t的椭圆图像能够直观明了地反映双阶粗糙度完全不同的各向异性特征。一阶大起伏的各向异性比二阶小凸起更明显。双阶粗糙度的各向异性参数具有尺寸效应的同时也受测量分辨率的影响。而由于各向异性椭圆的形状随尺寸和分辨率的变化不大,因此各向异性特征自身受节理面尺寸和测量分辨率的影响很小。二阶小凸起各向异性特征随尺寸的变化近似可以忽略,一阶大起伏则对节理面尺寸的敏感度更高。一阶大起伏各向异性参数值以固定尺寸为分界,以下呈正向尺寸效应以上呈负向尺寸效应。测量分辨率对二阶小凸起各向异性参数值产生正向影响效应,各向异性特征随分辨率的增大逐渐减弱。一阶大起伏几乎不受分辨率的影响。