摘要：為細化三維巖石節理粗糙度的表征、實現一階大起伏及二階小凸起的定量分離及量化,首先基于經典的三角棱鏡法(triangular-prism method,TPM)將臨界網格尺寸及臨界波矢量確定為定量分離雙階粗糙度的界限參數。然后采用功率譜密度法(power spectrum density,PSD)分別計算雙階粗糙度表征參數,即一階大起伏及二階小凸起的分形維度及均方根粗糙度。以大尺寸天然花崗巖節理面為例計算并研究雙階分形參數的尺寸效應。結果表明:(1)TPM方法普遍適用于分離各尺寸節理面的雙階粗糙度,而臨界網格尺寸及臨界波矢量值則應視節理面尺寸范圍而定;(2)100 mm×100 mm到1000 mm×1000 mm范圍內的各尺寸節理面的一階大起伏和二階小凸起均具有各自的分形維度及均方根粗糙度;(3)雙階分形維度均具有隨機尺寸效應。隨著節理面尺寸的增大,一階大起伏的均方根粗糙度不斷增大,二階小凸起的均方根粗糙度則平穩變化,且一階大起伏的均方根粗糙度顯著大于二階小凸起的均方根粗糙度。雙階粗糙度的細化表征有助于深入分析結構面剪切過程,為諸如滑移型巖爆等地質災害的預警提供理論基礎。