当前岩体裂隙渗流研究的成果以二维为主,为对工程中广泛存在的三维裂隙面的渗流规律进行定量描述,并得出裂隙面几何参数对等效渗透系数的影响规律,本文借助三维激光扫描技术,精确提取了10组三维裂隙面的几何特征,分析了几何特征的统计学规律并建立了其统计学模型。基于所建立的统计学模型,变化模型参数,生成了5组具有不同粗糙度系数JRC、分形维数D和隙宽e的人工裂隙面,并结合10组具有天然特征的天然裂隙面,基于Navier-Stokes方程模拟了流体在裂隙面内的流动过程,计算了其等效渗透系数,分析了等效渗流系数随粗糙度系数JRC、分形维数D和隙宽e的变化规律。主要研究工作如下:(1)采集10组天然裂隙面,采用三维激光扫描技术,提取了岩样裂隙面起伏信息和几何参数,分析了粗糙高度的最小值、最大值、平均值和标准差的分布规律,建立了其统计学模型。采用Barton公式分别计算了10组裂隙面的表面粗糙度系数,用最小二乘法拟合了粗糙高度标准偏差、相对起伏高度均方根和粗糙高度平均值三个裂隙表面特征参数三维粗糙度系数的关系,建立了裂隙面特征参数与三维粗糙度系数的定量关系式。(2)根据裂隙表面特征参数与三维粗糙度系数的定量关系式,生成了具有指定的JRC值的5组人工裂隙面。根据其粗糙高度标准偏差、粗糙高度均方根、粗糙高度平均值的,生成了重建裂隙面的点云数据,采用Surfer软件重建了裂隙面的三维几何模型。(3)将15组裂隙面(10组天然裂隙面和5组重建裂隙面)转化为有限元网格,采用ABQUS的CFD模块,模拟了每组裂隙面的单宽流量、不同位置的最小速度、最大速度以及入口面、出口面的平均速度。运用修正的立方定律,求出每组的等效渗透系数。在此基础上,分别对裂隙面的表面特征参数与等效渗透系数和关系进行曲线拟合,得到裂隙面几何特征参数(如粗糙度系数、三维分形维数和裂隙面平均隙宽)与等效渗透系数定量关系式。(4)制作了10组典型的裂隙模板,用水泥砂浆浇筑裂隙模板,生成不同裂隙面的岩样。对浇筑的含裂隙面试样进行岩心渗透实验,实测裂隙面的渗透系数。对采用ABAQUS数值模拟得到的数值解与物理实验得到的实测值进行比较,验证所建立的三维岩体裂隙面等效渗透系数计算公式的正确性。