地热资源开采中,地热储层的温度随着地热能的开采逐渐降低,温度降低的方式包括缓慢降低和遇水冷却两种方式。降温后岩石的力学性能会发生改变,从而影响高温岩体工程的开展。因此,岩石在高温自然冷却和遇水冷却后的断裂破坏特性研究具有重要意义。本文对经历不同温度(常温～900℃)和不同冷却方式(遇水冷却、自然冷却)后的鲁灰花岗岩试样进行了巴西劈裂和三点弯曲实验。研究了温度和冷却方式对花岗岩力学性能以及断裂特性的影响,基于实验结果建立了高温作用后花岗岩断裂模型,以此对高温作用后花岗岩Ⅰ型断裂破坏进行预测。研究成果如下:(1)采用LEICADM4M显微镜对常温花岗岩进行颗粒观测实验,发现鲁灰花岗岩矿物颗粒的平均粒径为3mm左右;(2)通过巴西劈裂实验测得各温度段花岗岩的抗拉强度,花岗岩抗拉强度随着温度的升高呈下降趋势,在500～600℃左右岩石抗拉强度下降迅速,在600℃以后花岗岩抗拉强度下降趋势变缓。并且各温度段自然冷却试样测定的抗拉强度大于遇水冷却试样的。通过数字散斑技术,观测到劈裂实验试样破坏前沿着两个加载点连线方向出现贯穿整个试件的大应变区域。试样宏观破坏裂纹诞生在大应变区域中,且与其形状相似。遇水冷却(热冲击)对花岗岩力学特性的劣化程度高于自然冷却(热应力)。与自然冷却后花岗岩的抗拉强度和断裂韧度相比,经历相同温度遇水冷却后花岗岩的抗拉强度和断裂韧度较小。(3)基于实验结果,得到了常温鲁灰花岗岩双线性软化曲线。该曲线反映了花岗岩断裂过程中粘聚应力和裂缝张开位移的关系,软化曲线转折点横坐标wq介于0.006～0.009mm之间,对应失稳破坏的临界状态,临界裂缝张开位移wc介于0.05～0.07mm之间,对应微裂缝区的末端。(4)基于边界效应模型,确定常温花岗岩离散系数β取值在2.0左右。对比其他学者不同岩石的三点弯试验数据结果,验证了鲁灰花岗岩β的取值的合理性。通过花岗岩抗拉强度和断裂韧度确定β的方法大大减少了实验的工作量。根据实验测定的材料参数,建立高温作用后鲁灰花岗岩边界效应模型,花岗岩虚拟裂缝扩展量Δafic在100℃时出现上升,100℃以后虽然波动但整体呈下降趋势。其中遇水冷却试样受到热冲击影响Δafic的离散性较自然冷却试样的大。(5)针对温度对鲁灰花岗岩力学性质的影响,提出在虚拟裂缝扩展量公式中增加花岗岩高温作用后的温度系数αT,温度系数αT随温度升高,先升高后降低。自然冷却花岗岩的αT取值范围在0.9～1.6之间,遇水冷却鲁灰花岗岩的αT取值范围在0.9～2.1之间。基于修正边界效应模型,确定各温度段花岗岩满足线弹性断裂力学的最小尺寸Wmin。当试件尺寸大于Wmin时,岩石断裂破坏满足断裂韧度准则,采用断裂韧度准则对岩石断裂进行评估分析。