深部能源开发、高放核废物地质处置等一系列重大工程的建设，是满足能源、资源和环境保护等国民经济高速可持续发展需求的重要举措。
深部岩体多处于高地温－高地应力耦合的复杂赋存环境中，深部地下工程中硬脆性岩石在高温作用下的失稳诱发条件及损伤孕育演化机理。
是目前深部岩体工程亟待解决的关键科学问题之一，为此，本文以国家 自然科学基金面上项目“硬脆性岩石力学行为宏细观表征及围岩损伤强卸荷－温度耦合效应机制研宄”为依托。
基于室内试验和理论分析手段，研究了热处理花岗岩的物理力学及损伤特性，以期为相关研究和工程实践提供理论基础。
主要研究工作和成果如下：基于Ｘ射线衍射技术和电镜扫描技术，研究了高温对花岗岩矿物成分和微观结构的影响，定量表征了不同温度和不同冷却方式。
高温－自然冷却和高温－快速冷却）下花岗 岩热致裂纹的发育情况，揭示了冷却速率对热致裂纹发育的影响，探明了不同冷却速率下花岗岩的热损伤阈值温度。基于室内巴西劈裂试验、单轴压缩试验和常规三轴压缩试验。
系统研究了温度和冷却速率对花岗岩体积、质量、Ｐ波速度、抗拉强度、抗压强度等物理力学特性的影响，揭示了热致裂纹是热处理花岗岩物理力学特性改变的主要因素。
基于声发射监测技术，研究了热处理花岗 岩圆盘在巴西劈裂条件下的损伤演化过程。
１绪论
- １选题背景及研究意义
随着社会的高速发展，人类对能源的需求也与日俱增，但化石能源大量消耗造成的气候和环境压力己成为制约社会发展的重要因素，大力发展清洁能源是世界各国的共同目标。
２ ０２２年国家发展改革委、国家能源局等９部门联合印发的《“十四五”可再生能源发展规划》中指出“大力发展可再生能源已经成为全球能源转型和应对气候变化的重大战略方向和一致宏大行动”。
*党**的二十大报告也指出 要“加快规划建设新型能源体系，积极参与应对气候变化全球治理”。
地热能是一种清洁的可再生能源，具有储量大、分布广和开发利用安全、稳定、清洁、高效的特点。
地热资源按照其成因和产出条件可分为水热型地热资源和干热岩型地热资源。其中水热型地热资源主要用于城市供暖；深部干热岩型地热资源则可利用增强型地热系统在深部干热岩中。
２国内外研究现状
- ２．１髙温对岩石微观结构及物理力学特性的影响
岩石是由多种矿物在地质作用下按照一定规律聚集形成的自然聚合体。
在受热条件下，由于组成岩石的矿物颗粒存在热膨胀的各向异性和热膨胀的不均匀性等，会造成岩石内部结构的改变。
热致微裂纹会随温度的升高而逐渐发育，造成岩石的宏观物理力学特性发生改变。随着地热资源开发、高放核废物处置等重大工程的迅速发展，此类深部地下工程均面临高地温的不利条件，其围岩极易因高温因素诱发灾害，造成巨大经济损失，甚至造成人员伤亡。
因此岩石在高温作用下的破裂损伤问题受到广泛关注，国内外学者也作了大量研究工作，是岩石力学研究的热点和重点之一。
温度对岩石影响的试验研究主要集中在两个方面：一是通过显微观察、电镜扫描、Ｘ射线ＣＴ扫描等技术研究温度对矿物。
裂纹等岩石微观结构及损伤演化规律的影响；二是通过岩石的 力学试验研究温度对岩石物理力学特征参数的影响。
高温对岩石微观结构的影响高温处理对岩石的热损伤会直观体现在其微观结构的改变，高温作用会使岩石产生热致裂纹。
热致裂纹通常可分为晶内裂纹晶间裂。三类热致裂纹的产生萌生、发展本质上与温度、热膨胀失配热膨胀各向异性、初始裂纹孔隙率和晶粒尺寸等因素有关。
通常由以下几种机制控制相邻矿物晶粒的热膨胀系数失配和温度梯度引起的热应力导致晶界裂纹的出。
岩石中单个矿物晶粒的热膨胀各向异性导致岩石中的晶界裂纹出现，矿物相变或高温下的热分解导致完整矿物结构坍塌，进一步造成穿晶裂纹的萌生和发展。
穿晶裂纹通常在处理温度较高时出现，标志着岩石遭受了严重的热损伤。针对热致裂纹的成因、发展规律，大量学者进行了研究。
- ２．２岩体损伤破裂声发射特征研究
发射监测技术概金属、岩石、混凝土等固体材料或结构受荷载、温度等作用发生变形时释放瞬时应变能并发出弹性波的现象，称为声发射。
这一采集方式可获得离散的 声发射信号，具有数据形式简单、数据量小的优点，但此采集方式依赖于采集参数设置，若采集参数设置不合理，则难以采集质量较好的声发射数据。
连续采集型声发射采集在采集设置方面更加简单，仅需设置采样率、增益值等少量参数即可，采集开始后系统将连续的波形信号（包括噪音）快速记录于存储介质 中。
这种采集方式可避免因采集参数设置（例如触发阈值设置较高）导致的声发射事件遗漏，且可以在后处理过程中改变触发阈值。
波形长度等参数获得较高质量的声发射波形信号，且采集的流数据也可用于全波形分析，这是触发型采集系统所不具备的。
但由于连续采集的数据存储量巨大，以１０ＭＨｚ的采样率，８通道数据采集为例，每分钟采集的数据量可达４ ８ ００ＭＢ，加大了数据后期处理的繁琐程度。近年来随着计算机技术的快速发展，对大量数据的处理能力不断加强，连续采集型声发射采集系统也被更多的研宄者用于科学研究［８Ｎ８ ３］。
３目前研究存在的问题与不足
综上所述，针对热损伤岩石的物理力学特性、微观结构变化等问题，己有许多学者开展了大量研宄并取得了丰富的研宄成果。
为我们理解热损伤岩石的损伤特征提供了重要的参考和借鉴意义。
然而，现有研宄在以下几个方面仍有待进一步深化针对热损伤花岗 岩的研宄多考虑温度对其物理力学特性的研宄 。
有部分研究结合了声发射监测手段研究了热损伤花岗岩的损伤特征，但多使用基本的声发射特征参数（如振铃计数、能量等）。
鲜有研究能基于热损伤花岗岩巴西劈裂过程中的声发射特征参数系统地阐述热损伤花岗岩圆盘的损伤演化过程。
且热损伤花岗岩巴西劈裂过程中的损伤破裂机制也尚不明确。巴西劈裂试验作为测试岩石抗拉强度的建议方法被广泛使用。
圆盘的启裂位置直接关系到抗拉强度测试结果的合理性和准确性。高温改变了岩石的物理力学性质。
尚未探明这一改变是否会影响岩石抗拉强度测试结果的有效性。现有研宄多使用声发射监测技术研宄了热损伤岩石受荷载下的声发射特征。
联合主动超声监测和被动声发射监测技术对热损伤岩石的超声特征和声发射特征研究尚不多见，且温度对热损伤岩石单轴荷载下超声特征和声发射特征的影响仍不明确。
在增强型地热系统中，干热岩会经历水冷降温过程，现有研究多集中于高温－水冷处理后花岗岩的物理力学特性的改变。
岩体的损伤破坏过程伴随着能量的输入、积累、耗散和释放，针对高温－水冷花岗岩加载过程中能量演化规律的研宄并不多见。
此外，针对热损伤岩体损伤程度的定量评估研宄也相对较少。因此，研究不同处理温度和围压对花岗岩能量演化规律和损伤程度评估是值的关注的研究内容。
可为热损伤岩石的失稳监测预警研究提供理本文依托国家 自然科学基金面上项目“硬脆性岩石力学行为宏细观表征及围岩损伤强卸荷－温度耦合效应机制研究”展开研究，围绕“热处理花岗 岩物理力学及损伤特性”这一科学 问题，主要研宄内 容如下基于巴西劈裂试验的花岗岩热损伤研究。
使用Ｘ射线衍射技术和电镜扫描技术研究热处理对花岗岩矿物成分及微观结构的影响。
进一步，基于巴西劈裂试验，研究高温对花岗岩圆盘物理力学特性（体积膨胀率、Ｐ波速度、抗拉强度等）和声发射特征参数（时空演化特征、幅频特性、６值等）的影响。
揭示了高温处理产生的热致裂纹是造成花岗岩物理力学特性和声发射特征参数改变的主要因素。
高温－水冷花岗岩圆盘声发射特征及启裂模式研究。基于巴西劈裂试验，研宄高温－快速冷却对花岗岩物理力学特性及声发射特征参数的影响。
联合数字图像相关技术和声发射监测技术探宄了热处理产生的热致裂纹对花岗岩圆盘启裂模式的影响。
单轴压缩条件下热处理花岗岩主／被动超声特征研宄。使用主／被动超声技术建立随时间变化的横观各向同性速度模型进行声发射震源定位。
研究了单轴压缩条件下热处理花岗 岩的主动超声特征及被动声发射特征参数的演化规律，发现了超声波对热处理前后花岗岩的细微变化更敏感。
揭示了热致裂纹和应力诱发裂纹对单轴压缩条件下花岗岩各向异性演化的控制机制，并讨论了花岗岩强度与Ｐ波速度不一致的现象及原因。
温度和围压对花岗岩物理力学及损伤特性的影响研宄，对高温－水冷处理后的花岗岩试样进行单轴压缩和常规三轴压缩试验。
结合声发射监测技，研宄温度和围压对花岗岩物理力学特性、能量演化规律、脆性程度及损伤特性的影响，揭示了围压对热致裂纹的限制作用。
连续采集型声发射采集在采集设置方面更加简单，仅需设置采样率、增益值等少量参数即可。
采集开始后系统将连续的波形信号（包括噪音）快速记录于存储介质中。这种采集方式可避免因采集参数设置（例如触发阈值设置较高）导致的声发射事件遗漏。
且可以在后处理过程中改变触发阈值、波形长度等参数获得较高质量的声发射波形信号，且采集的流数据也可用于全波形分析，这是触发型采集系统所不具备的。