log4j.propertiesファイルを以下のこの構成に設定しました
log4j.rootLogger=INFO, CATALINA
# Define all the appenders
log4j.appender.CATALINA=org.apache.log4j.DailyRollingFileAppender
log4j.appender.CATALINA.File=${catalina.base}/logs/catalina.
log4j.appender.CATALINA.Append=true
log4j.appender.CATALINA.Encoding=UTF-8
# Roll-over the log once per day
log4j.appender.CATALINA.DatePattern='.'yyyy-MM-dd'.log'
log4j.appender.CATALINA.layout = org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.CATALINA.layout.ConversionPattern = %d [%t] %-5p %c- %m%n
問題は、ログを作成するとき（OS xLionとTomcat6.0.32を使用しています）、ログは拡張子なしで作成され、最後のドットだけが作成されることです。
ただし、これと同じ構成をWindowsボックスで使用すると、正常に機能します。