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摘要
在深部地热资源开发过程中，通常利用低温流体的冲击作用诱导高温岩石热破裂来提高储层的渗透特性。为了揭示热冲击作用下岩石的损伤破裂机理，对高温加热后的花岗岩(20℃、150℃、300℃、450℃、600℃和750℃)进行了自然冷却和水冷却处理，并对处理后的花岗岩开展了波速测试、单轴压缩试验和CT扫描试验，探讨了热冲击作用对花岗岩纵波波速、抗压强度、弹性模量等力学参数以及细观结构损伤的影响。研究结果表明：(1)随着热处理温度升高，花岗岩的纵波波速、抗压强度与弹性模量逐渐减小，峰值应变逐渐增加，且相比于自然冷却，水冷却作用后岩石的波速与力学性质劣化更显著。(2)通过CT扫描试验，获得了不同加热温度与热处理方式作用下花岗岩的孔裂隙结构空间分布特征，可以直观反映岩石细观结构的热损伤程度。当热处理温度小于等于450℃时，花岗岩扫描切片中的热致裂纹数量较少，裂隙连通性较差；超过450℃后，花岗岩内部微裂纹快速发育和扩展，并逐渐有形成裂隙网络的趋势，且水冷却对花岗岩的细观损伤致裂效果更明显。(3)基于三角网格离散技术，结合椭球模型重构算法和裂隙张量计算理论，对热冲击后花岗岩的三维裂隙场进行定量表征，并建立了裂隙组构张量与峰值强度的关系，进一步揭示了热冲击花岗岩细观结构对其力学性质的影响机理。
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单位中国矿业大学（北京）; 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室; 煤炭科学技术研究院有限公司
