在岩石工程中,节理裂隙特征是一项非常重要的岩石物理性质。数量众多、分布形式复杂、多尺寸跨尺度的复杂节理使得岩体具有尺寸效应、不均匀性和不连续性。一般而言,进行地下工程围岩稳定性分析时,围岩强度及其力学参数的正确性是保证计算结果的基础,缺乏对岩石和节理尺寸效应的考虑将对计算的准确性和可靠性产生较大影响。因此,研究岩石和节理强度尺寸效应规律、数值模拟中参数尺寸效应规律以及围岩稳定性分析的数值应用方法具有重要的现实意义。基于以上背景,本文以岩石节理抗剪强度尺寸效应规律为研究主线,采用室内试验和数值计算相结合的方式开展了相关研究,具体工作如下:（1）研究了岩石节理表面形貌的尺寸效应规律。通过三维扫描对岩石节理表面形貌进行数字化整理和计算,研究了红砂岩节理和花岗岩节理表面形貌尺寸效应规律,并进一步考虑节理表面各向异性影响下的粗糙度尺寸效应规律。试验结果表明:红砂岩节理粗糙度随尺寸增加而降低;当花岗岩节理尺寸达到临界尺寸时,花岗岩节理粗糙度保持稳定。（2）研究了3D打印重构岩石试样技术。讨论改进的制样工艺,如打印方向和后处理材料等,对3D打印试样的影响。测试3D打印试样的力学参数。烘干处理的试样与低强度白砂岩具有相似的强度,真空渗透处理的试样在物理、力学性质上与中高强度红砂岩具有较高的相似度。验证了采用真空渗透处理后的重构岩石节理与中高强度红砂岩节理具有高度相似性。（3）研究了岩石节理抗剪强度的尺寸效应规律。制作具有相似表面形貌但尺寸不同的多组类岩石节理试样,开展不同尺寸的类岩石节理的室内直接剪切试验。试验结果表明当表面形貌相似时,随着节理尺寸增加,节理抗剪强度逐渐降低。（4）研究了考虑完整岩石强度尺寸效应的FDEM参数尺寸效应规律。根据不同尺寸试样的单轴压缩试验结果,对不同尺寸的模型的输入参数进行标定,得到不同尺寸试样适用的FDEM输入参数,建立考虑岩石强度尺寸效应的FDEM参数选取方法。（5）研究红砂岩节理抗剪强度预测模型。整理不同尺寸下的红砂岩力学参数形成岩石参数数据库。根据数据库中红砂岩强度参数,模拟不同尺寸、粗糙度、法向应力下红砂岩节理直接剪切试验,得到相应节理的峰值抗剪强度。将节理尺寸、粗糙度、法向应力以及抗剪强度等参数加入岩石参数数据库。基于该数据库使用BP神经网络建立红砂岩节理抗剪强度预测模型,该模型使用方便且预测结果误差小。（6）将考虑岩石尺寸效应的FDEM参数选取方法和红砂岩节理抗剪强度预测模型应用于隧洞围岩稳定性分析。模拟工程尺度含预制结构面的深部隧洞开挖时围岩的瞬时破坏过程,比较考虑参数尺寸效应和不考虑参数尺寸效应的围岩裂隙扩展规律和洞周位移变化,明确尺寸效应的研究意义,验证本文所述隧洞围岩稳定性分析方法的工程适用性。