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摘要
基于深层地热能开采时储能区井筒围岩所处的工程环境，采用高温加热、不同温度水浸泡、加热-循环次数及径向冲击加载的方法模拟井筒围岩经历的高温、遇水、循环采热及热冲击等造成的动力扰动等物理力学条件。同时，以不同内孔直径的同心圆孔岩样模拟深层地热井，采用分离式霍普金森压杆试验系统开展热-水-力作用下圆孔花岗岩的动态力学试验，并结合VIC-3D非接触应变测量及数值模拟分析技术监测冲击过程中圆孔岩样裂隙萌发、形成的历程和表面应变演化的规律，揭示热-水-力作用下圆孔岩样的动态损伤破坏机制。研究结果表明：径向冲击荷载作用下圆孔花岗岩先后经历弹性变形、塑性变形、结构失稳破坏3个典型阶段；内孔直径、加热温度、浸水温度、加热-浸水循环次数4因素都弱化了圆孔花岗岩抗外界荷载的能力，但未改变其整体的变形演化规律；圆孔花岗岩的破坏模式是动态拉伸破坏，先沿冲击方向由内孔壁向岩样外壁，再垂直冲击方向由岩样外壁向内孔壁萌发、贯通裂纹，形成近垂直的两组破裂面。最后，基于圆孔花岗岩的损伤变形特征及历程，在一定假设基础上，建立动态损伤结构模型，推演了结构方程，并结合试验结果确定了方程参数，通过对比分析发现，理论拟合曲线与试验曲线具有较好的一致性，验证构建的圆孔花岗岩动态损伤结构模型是合理的。研究成果不仅揭示了圆孔结构岩样的损伤破坏机制，也可为预测深部储能区地热井筒围岩损伤变形规律提供理论参考，具有一定的科学和工程实践意义。
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