天然岩体的力学行为受节理的力学特性和几何特征的影响。在地表或浅层,节理岩石的主要出现剪切破坏,因此,节理剪切力学特性的研究有着重要意义。过去几十年,研究者们通过直接或间接方法,分别从宏观或细观角度分析节理的剪切行为,取得了显著的成果。但是节理剪切研究仍然存在不足,一方面,绝大多数的研究集中于低法向应力水平下的剪切行为,对于中高法向应力水平下的研究还有欠缺;另一方面,作为岩石节理重要的力学性质之一的临界法向应力始终没有明确、简便的确定方法。本文旨在通过物理实验的结果校准数值模型参数,采用离散元模拟软件PFC2D对不同的粗糙节理进行全法向应力区间内的直接剪切模拟,研究粗糙节理的剪切力学特性和破坏形式;基于模拟结果,探讨临界法向应力的性质,明确临界法向应力的计算方法。本文主要结论如下:（1）基于离散元模拟软件PFC2D校准参数、生成模型,分析了不同粗糙节理的力学特性和破坏特点。通过模拟单轴实验、压缩实验、平节理剪切实验校准参数,验证了PFC模拟粗糙岩石节理剪切行为的可行性;用剪切盒生成法生成i0=5°、15°、25°、35°的锯齿节理和JRC=0-2、4-6、10-12、14-16、18-20的标准JRC节理,并对每个节理模型分别进行了法向应力从0.5 MPa到27 MPa（单轴抗压强度为27.4 MPa）的直接剪切模拟实验,对模拟过程的剪切特性和裂纹进行实时监控。（2）对于粗糙节理来说,法向应力和节理粗糙度是影响剪切行为的主要因素。节理粗糙度和法向应力的增加会促进剪切行为,法向应力的增大会使破坏形式从磨损向啃断转变,并压制剪胀现象;粗糙度增加会使啃断破坏更容易,剪胀现象更加明显。在较高法向应力下,剪切破坏中会产生与压缩破坏中类似的竖向贯通裂纹,其一般产生在运动方向上第一个坡面根部,产生竖向贯通裂纹所需的法向应力小于节理压缩强度JCS,且随着粗糙度的增加而减小。（3）临界法向应力σT与岩石单轴抗压强度σC和节理粗糙度有关。对节理岩石模型的剪切模拟结果进行剪胀角函数拟合,确定不同函数对应的临界法向应力。本文提出了一种新的公式用来预测粗糙节理的σT,对于锯齿节理,将其与节理起伏角的正弦值tan i0和完整岩石单轴抗压强度σC联系起来;对于不规则节理,引入经验系数a并与节理粗糙度系数JRC联系。本文通过将计算结果与模拟结果和物理实验结果对比,证明该公式可以较好的反映岩石节理的临界法向应力。