室内模型试验是岩石结构面抗剪强度尺寸效应研究的重要手段,但由于影响岩石结构面的两个主要力学参数(壁岩强度和粗糙度系数)均具有尺寸效应的特性,试验者在通过相似比系数模拟结构面抗剪强度尺寸效应规律时往往忽略了两个参数的尺寸效应对试验结果的影响,导致结果不可靠。为了有效地消除该影响,本文根据JRC-JCS准则的结构面抗剪强度力学机制和相似材料的相似原理,开展相似材料模型的几何特征及物理常数等均与原型一致的岩石模型结构面研究,主要做了如下工作：1.基于岩石结构面抗剪强度力学机制及相似材料的选择原则和要求,研制以高强水泥、硅粉、高效减水剂、标准砂、水等原料混合而成的模拟材料。通过敏感性试验,得到不同混合料掺量对模拟材料的抗压强度、弹性模量和重度等物理参数的影响；并通过对比分析获得与岩石结构面主要力学参数相近的模拟材料。2.基于不同尺度岩石结构面模型试样的制作特点,研制了上、下盘完全吻合的系列尺度试样模具,并设计了上、下盘吻合结构面试样的制作工艺,实现了在同一块结构面上不同尺度结构面模型的制作。利用课题组开发的表面形态相似性评价技术验证了模型结构面制作工艺的可行性,表明按照该方法制作的模型试样,能满足结构面抗剪强度尺寸效应直剪试验的大样本及多尺度的试验要求。3.课题组研制的多尺度岩体结构面直剪仪(MSJ-DST)实现了在同一直剪仪上进行多尺度岩体结构面抗剪强度试验。本文利用该仪器开展了模型结构面代替原岩结构面的多尺度抗剪强度直剪试验,通过对比分析模型结构面和岩石结构面的破坏形式,以及比较结构面抗剪强度的直剪试验结果与经验估算结果,验证了采用该相似材料制作的模型结构面可代替岩石结构面开展多尺度的直剪试验。