天然岩体由岩石块体及节理、裂隙和断层等不连续面组成,岩体力学中通常称上述不连续面为岩体结构面。近年来,随着水利、交通等工程建设和各类能源、资源开采及二氧化碳、放射性废物地质深埋处置等的深入,岩体工程涉及到日益复杂的应力条件、水文特征、渗透特性和温度场特征等岩层赋存环境。鉴于岩体结构面赋存环境的复杂性及其对岩体稳定性、力学强度和水力学特性起主要控制作用,因此深入研究岩体结构面在多场耦合情况下的力学行为不仅是岩体工程实践的现实需求,同时对评价岩体工程稳定性和服务国家经济建设也至关重要。为深入探究水-岩耦合作用,尤其是结构面饱和度（Sr）对岩体力学性能的弱化作用,并揭示非饱和状态下岩体结构面的剪切特性变化规律,本文采用三维激光扫描和3D打印技术相结合的手段,以高标水泥、标准砂、水和粉煤灰为原料,按照适当配合比倒至复合模具,制成多组具有相同表面形貌（即粗糙度系数JRC）的粗糙类岩体结构面。随后,利用表面点云数据计算出试样的开度分布规律,并对饱和度测控方法进行研究,进而对结构面在3种粗糙度和5种饱和度条件下开展直剪试验,研究了饱和度和粗糙度对岩体结构面剪切特性的耦合影响作用。主要研究成果和结论如下:（1）结构面峰值和残余剪切强度均随饱和度的增大而降低,3种粗糙度下的平均峰值剪切强度最高降低约28.4%（Sr=100%）,平均残余剪切强度最大降低约11.4%（Sr=70%）;此外,结构面剪切强度因饱和度增大而产生的弱化效应对粗糙度系数敏感:表面粗糙度越大,则其弱化幅度也越大,完全饱和时各级粗糙度下结构面峰值剪切强度分别降低16.1%（JRC=7.3）、28.5%（JRC=10.1）和35.7%（JRC=12.9）,残余剪切强度分别降低7.6%（JRC=7.3）、10.7%（JRC=10.1）和11.3%（JRC=12.9）。（2）结构面峰值剪切位移由于水的存在而显著降低,3种粗糙度下的平均峰值剪切位移最高降低约49.4%（Sr=100%）,且仅少量水的存在（Sr=10%）便可导致峰值剪切位移降低约45.5%。尽管Sr≥10%时结构面峰值剪切位移对饱和度变化并不敏感,但结果仍表明岩体工程中应重视水对岩体剪切特性的显著影响。（3）水对结构面的力学和润滑作用是结构面剪切强度弱化的主要原因。随着结构面饱和度的增大,空腔内流体压力的增大和毛细压力的下降共同导致了有效法向应力的降低;此外结构面表面越粗糙,其实际表面积越大,可提供的水-岩相互作用区域相应变大,因而水对结构面的弱化程度增强。（4）根据试验结果建立了饱和度与基本摩擦角之间的关系:随着饱和度增大至100%,各级粗糙度下结构面试样基本摩擦角的降低幅度分别为8.60%（JRC=7.3）,11.65%（JRC=10.1）和16.90%（JRC=12.9）,表明结构面饱和度对基本摩擦角的影响同样随着粗糙度的增大而增加。将基本摩擦角与饱和度关系引入JRC-JCS剪切强度准则对其进行修正,改进后的剪切强度公式可对非饱和结构面剪切强度进行预测。