结构面是指赋存于岩体之中,具有一定方向性、规模和形态的物质分界面,如层面、层理、节理等。岩体发生失稳破坏往往不是因为材料自身破坏,而是沿着岩体内部的结构面发生失稳破坏。结构面的力学性质在一定程度上控制着工程岩体的力学性质,而结构面剪切强度作为结构面最重要的力学性质之一,因此,开展结构面剪切强度的研究,对岩体稳定性的评价有着重要的理论及实际意义。在自然界中影响结构面剪切强度的因素是多方面的,由于结构面表面特征变化难以用简单的数学关系式准确表达,目前国内外学者将结构面表面形态简化为规则锯齿形结构面,开展结构面形态对结构面剪切强度的影响研究。除结构面形态的影响外,岩体中的结构面在自然环境中会受到风化作用的影响,风化对结构面剪切强度产生的影响也是不可忽视的。关于结构面剪切强度的研究,最具有代表性的是Patton、Barton、Landanyi三大剪切强度公式,其中,Patton、Landanyi将起伏不平的结构面表面形态简化成规则锯齿形结构面,在此基础上分析结构面剪切强度特性,后续绝大多数研究学者们针对结构面剪切强度的研究也是以此为基础而展开的。Barton通过结构面两壁强度(JCS),考虑了风化程度对结构面剪切强度的影响。因此,为研究风化作用对结构面剪切强度的影响,通过室内风化模拟试验,研究了风化作用对灰岩强度的影响规律,建立了风化程度与灰岩岩壁强度之间的关系式,开展了不同风化程度锯齿形结构面剪切强度的试验研究,研究了风化作用对灰岩结构面剪切强度的影响规律,建立了风化程度与锯齿形结构面剪切强度之间的关系式。分别基于Patton公式和Barton公式建立受风化作用影响下的锯齿形结构面剪切强度估算模型。本次研究主要取得以下结论:(1)通过室内岩石风化试验,提出利用波速比定量表征灰岩风化程度,得到不同风化程度的灰岩试样。结合灰岩岩石剪切强度试验与回弹试验,测试分析了不同风化程度的灰岩强度变化规律,建立波速比与灰岩强度之间的关系,实现了对风化程度与灰岩强度关系的定量化评价,并给出了不同风化程度灰岩的力学参数建议值。(2)通过室内灰岩结构面风化试验,得到不同风化程度的锯齿形结构面试样,结合室内结构面剪切强度试验,对锯齿形结构面力学特性进行了基础性研究,分析锯齿形结构面在不同风化程度下的剪切强度变化规律,建立风化程度与结构面剪切强度之间的关系,并给出了灰岩锯齿形结构面的力学参数建议值。(3)利用UDEC数值计算软件建立锯齿形结构面二维数值模型,对锯齿形结构面的剪切试验进行数值模拟研究,进一步从位移场的角度去分析锯齿形结构面剪切破坏的模式及演化过程,对室内结构面剪切试验进行补充深化。(4)分别以Patton锯齿形结构面剪切强度估算模型和Barton结构面剪切强度估算模型为基础,结合不同风化程度的锯齿形结构面剪切强度试验结果,建立考虑风化作用的锯齿形结构面剪切强度估算模型。通过对比,推荐采用基于Barton公式改进的结构面剪切强度估算模型。