近年来，随着国民经济持续稳定增长，国家对能源开发和基础工程建设投入的力度不断加大，如煤矿、水利水电、交通道路等方面的建设工程日益增加，而由于越来越复杂的地质环境条件引发的灾害事故也频繁发生，因此工程岩体的稳定性是制约工程安全建设的关键性问题。工程岩体主要是由岩块和结构面构成的复杂地质体，同时结构面是控制工程岩体稳定性的决定性因素，开展结构面力学特性方面的研究对工程安全建设具有重要意义。在锦屏二级水电站引水隧洞施工过程中发现，结构面存在不仅威胁围岩的稳定性，也会引发岩爆事故，而当前对结构面作用诱发岩爆的形成机制、孕育演化过程、影响因素等还缺乏深入研究。鉴于此，本文开展了结构面制作方法、结构面力学特性、结构面作用诱发岩爆形成机制等方面的研究，取得了如下主要研究成果:　　(1)基于三维扫描和三维雕刻技术，提出了岩体结构面原状重构方法，并从几何形貌和力学性质两方面对该方法进行了验证。首先，对原岩结构面表面形貌进行三维扫描，生成虚拟重构点云图像;然后，根据重构的点云图像信息，采用三维雕刻软件，制作出雕刻路径;最后，将雕刻路径导入雕刻机，即可完成岩体结构面的重构。由原始和雕刻结构面表面粗糙度误差分析可见，两种结构面几何形貌基本一致。原始和雕刻结构面直剪试验结果表明，两种结构面剪应力-剪切位移特征、剪胀特征、结构面表面破坏特征均具有较好的一致性，即两种结构面力学性质基本相同。　　(2)开展了二维结构面和三维结构面直剪试验，研究了结构面剪切力学性质，建立了结构面力学模型。制作了三种不同起伏高度的规则齿形大理岩结构面试样，开展了不同法向压力下直剪试验，结果表明:锯齿结构面剪切强度—法向应力曲线近似呈三线段的特征，建立了三线段剪切强度准则;锯齿结构面剪切刚度—法向应力曲线呈上凸型特征，提出了结构面剪切刚度模型公式;锯齿结构面法向位移—剪切位移曲线呈先剪缩后剪胀的变化特征，提出了评价剪胀特性的经验公式。制作了具有相同形貌的大理岩三维结构面试样，开展了不同法向压力下的直剪试验，并采用声发射技术对结构面剪切破坏过程进行了监测，结果表明:提出的三维结构面剪切强度新公式与试验结果比较接近;结构面剪切过程中剪应力和声发射信号随时间的变化规律具有较好的一致性，声发射定位位置与剪切过程中结构面损伤破坏区域基本吻合。　　(3)根据锦屏二级水电站岩爆案例，对结构面作用诱发岩爆的类型进行了分类，并基于室内结构面直剪试验的结果研究了岩性、法向压力、表面粗糙度、剪切方向、剪切历史、锚固效应对结构面剪切诱发岩爆的影响。研究发现:结构面作用诱发岩爆类型可分为剪切滑移型岩爆、剪切断裂型岩爆、劈裂弯折型岩爆;相同条件下，硬脆性越大的岩体结构面剪切破坏时，峰后应力跌落越明显，释放的能量越大，诱发岩爆的倾向性越大;随着法向压力增加，结构面剪切破坏过程越剧烈，释放能量越多，岩爆倾向性更大;不同剪切方向下，结构面抵抗剪切破坏的能力也不相同，剪切破坏诱发岩爆的倾向性也完全不同，但只是在较低法向压力下剪切方向对岩爆的影响才比较明显;随着剪切次数增加，剪切强度逐渐减小，释放的能量逐渐减少，诱发岩爆的倾向性也越小。结构面加锚会增加结构面抵抗破坏的能力，降低结构面剪切诱发岩爆的概率，结构面锚固是预防结构面剪切诱发岩爆的有力措施。　　(4)开展了双轴、静力作用下真三轴、动力作用下真三轴结构面作用诱发岩爆的物理模拟试验，研究了隧洞肩部结构面、隧洞边墙结构面、与隧洞相交结构面作用诱发岩爆的孕育演化过程。通过分析齿形结构面剪切破坏特征，并借鉴板裂化破坏特征，将结构面作用诱发岩爆形成机制归结为三种:剪切错断机制、剪切拉断机制、劈裂弯折机制;对锦屏深埋隧洞典型岩爆案例进行了解释:剪切滑移型岩爆的主导因素是极高应力下的结构面剪切错断破坏释放大量能量所致;剪切断裂型爆的主导因素是结构面表面的次生拉应力，导致岩体的张拉断裂破坏所致，即剪切拉断机制;劈裂弯折型岩爆发生过程中涉及了岩体的张拉劈裂破坏和岩板的弯折破坏，即劈裂弯折机制。