随着国民经济持续并迅速的增长和西部大开发战略实施,山区铁路和高速公路正逐渐向西部山岭地区延伸,这些交通工程的建设难免会穿越某些深切峡谷区,这就衍生了大量的挖填方工程。这些工程在一定程度上会扰乱原有岩体的稳定性,如何正确地分析和评价边坡稳定性问题成为了岩土工程届的重要研究领域。特别是针对岩质边坡的研究,岩质边坡的稳定性除了降水、地震、人工活动等外部因素外,岩体自身强度和内部结构面是控制边坡稳定性的关键因素。开展结构面破坏机理、力学性能研究对边坡稳定性分析具有重要参考意义。本文利用三维扫描技术、3D雕刻技术和数值模拟方法,对结构面制作方法、填充不同胶结剂的结构面直剪试验、基于有限单元法和有限差分法的边坡稳定性分析进行了研究。以下是本论文主要研究内容和得出的结论:(1)基于三维扫描技术和3D雕刻技术,重复制作了大量与原岩结构面力学特性、表面形貌特征相同的试样。主要过程为:利用三维扫描仪扫描原岩结构面得到结构面表面的虚拟图像,然后将虚拟图像的点云数据导入到可自动生成准确数字的模型软件中,通过精雕软件将模型转换成可识别的雕刻路径文件,最后通过雕刻完成试验结构面的制作。(2)开展了无填充结构面、填充水泥浆、填充环氧树脂共三组结构面直剪试验。研究了结构面表面形貌破坏特征、抗剪强度、剪胀—剪缩特性和残余强度。结果表明无填充结构面从表面点较高的发生破坏;填充水泥浆结构面主要沿着胶结面破坏;填充环氧树脂胶结构面会导致试样脆性断裂;无填充和填充水泥浆抗剪强度曲线呈三个阶段,填充环氧树脂并没有出现明显峰值;提出了三组结构面抗剪强度公式;提出结构面最大剪胀量公式和残余强度公式。(3)基于有限单元法和有限差分法,研究某大桥在自然、开挖、施加桥基三种工况下的稳定性。从位移、应力、塑性区、收敛判据等方面分析,得出两种数值方法的安全系数。