节理、断层等不连续面的存在显著影响岩体的力学变形和渗流特性。与节理岩体力学及渗流特性相关的界面问题，如剪切磨损、闭合变形、溶质运移、应力波传递等均和节理的界面接触有关[1-6]，因而节理的接触特征是上述问题需要重点关注的对象之一。由于测量尺寸变化使得从岩芯或者露头尺寸测量的接触特征和力学参数均不同于原位情况，严重影响场地尺度数值模拟的正确性和水-力特性经验预测的有效性[5-6]。因而，研究节理的力学和水力行为时需要考虑其尺寸变化的影响。
节理力学特性随尺寸变化，如剪切强度、闭合变形等，均和其表面形貌相关[6-8]，因而不同的粗糙度表征参数也被用来调查节理形貌特征的尺寸效应，并获得了不同的代表性长度和不一致的规律[7]。目前，一些学者认为节理力学行为尺寸效应的成因可归因于其形貌特征和力学参数的尺寸变化[8-9]，然而，部分学者认为，接触面积是影响节理力学行为尺寸效应的关键因素[10]。因而，关于节理力学行为尺寸效应的成因意见尚不统一，且大部分针对节理的形貌尺寸效应和力学尺寸效应的研究都只独立进行研究，同时，由于形貌特征和接触特征也有一定的联系，因而需要研究节理接触特征尺寸效应和形貌特征尺寸效应之间的关联。
节理的接触特征由于其自身特性难以直接进行原位测量，因而尚无大范围的原位测量结果报道，小尺寸的室内试验是常见的接触特征尺寸效应研究方法[7, 11]。然而，室内试验开展条件复杂，且由于代表性试样的选择问题[12]，接触特征尺寸效应难以得到正确解释，同时，随尺寸变化的接触应力等特征难以直接通过试验测量。数值模拟可以提供有效的手段以很好地解决上述问题[13–15]。然而，当前少有对节理接触特征尺寸效应的研究，且基于数值模拟的研究均只考虑弹性变形情况，而室内试验结果表明[16]，大部分节理的闭合变形具有明显的塑性变形，因而，只考虑弹性变形无法模拟真实节理的接触特征尺寸效应，需要针对塑性变形对节理接触特征尺寸效应的影响开展研究。
针对上述问题，本文采用自仿射分形方法构建系列尺寸的数值模型，同时利用离散弹塑性接触方法进行闭合变形数值求解，并对数值模型和计算方法进行验证，定量分析接触特征参数和形貌特征参数随尺寸变化情况并尝试构建二者间的联系。最后，分析变形模式和节理粗糙度对节理接触特征尺寸效应的影响。
（1）自仿射节理随尺寸增加而逐渐光滑，微凸体参数和JRC间的联系并不强烈；接触特征尺寸效应表现有应力依赖性，可归因于组合形貌的组合微凸体参数
的尺寸变化；节理塑性变形组成部分随尺寸增加而增加。
（2）变形模式的选择强烈影响节理接触特征尺寸效应，塑性变形具有减弱节理接触比尺寸效应和增强闭合变形尺寸效应的作用；节理接触特征尺寸效应代表性长度受压痕硬度影响，硬岩节理接触特征强于软岩节理，大部分真实岩石节理的接触特征尺寸效应要弱于只考虑弹性变形的数值结果。
（3）节理粗糙度影响其接触特征尺寸效应的强弱和代表性长度，接触比和闭合变形尺寸效应对粗糙度的依赖具有相反的结果。
