目前坚硬地层钻进是深部科学勘探、深部资源开采的一大难题,采用常规钻进技术,存在进尺效率低、钻头寿命短、钻井周期长、钻进成本高等问题。随钻进深度增加,地层温度逐渐升高,常规地层深度每增加1km,温度平均增高30℃,温度升高对常规钻进方法产生很大影响。超声波振动作为新型辅助碎岩技术,具有所需轴向压力小、能量集中、能量传播快的特点,已在材料加工、油气增渗、太空钻进等领域进行广泛应用,为超声波振动在破碎硬岩领域提供了宝贵经验。目前,超声波振动碎岩技术已受到国内外学者的热切关注,并开展了丰富的理论与试验研究,但是还未出现考虑岩石温度对超声波振动破碎岩石影响规律开展的相关研究。因此本文选取广泛存在的代表性硬岩-花岗岩作为研究对象,从宏观角度到微观角度对超声波振动下高温花岗岩破碎效果开展研究,得出超声波振动下高温花岗岩的破碎规律。为超声波振动技术在深部硬岩及地热钻进中的应用提供理论支持,具有实际意义。本文采取理论分析、数值模拟以及室内试验相结合的方法,运用Matlab数字图像处理软件、PFC2D（Particle Flow Code 2D）数值模拟软件,借助核磁共振检测、单轴抗压强度检测、渗透探伤法等试验手段,针对超声波振动下高温花岗岩微观破碎效果、宏观裂纹分布特征、物理力学性能变化规律等开展一系列试验与数值模拟研究,取得的主要成果如下:（1）基于疲劳损伤理论分析了超声波振动碎岩的作用过程,给出了岩石的振动响应运动胁迫方程。结合共振理论,给出了岩石响应振幅与超声波振动频率之间的关系,得出最优振动频率。从能量角度分析超声波振动岩石过程中的应力波能量密度与岩石受到应力的关系,给出了岩石内部裂纹扩展时的能量密度方程,指出一定外力载荷可以促进裂纹扩展。最后引入损伤力学中的损伤变量,结合岩石的热损伤,给出了岩石受温度影响后超声波振动岩石的损伤演化方程。（2）通过离散元PFC2D软件对超声波振动下不同温度花岗岩模型进行数值模拟求解,数值模拟结果显示,岩石模型进行加热处理后,模型内部热应力在模型内呈随机分布,当施加超声波振动载荷时,岩石模型内部应力链呈现从无序状态变化至由上至下传递的有序传递,且应力状态为拉压应力间的高频转换。在超声波振动载荷下,岩石模型产生的裂纹主要集中在岩石与加载界面区域,共存在三种类型,包括光滑节理拉伸型、光滑节理剪切型以及平行粘结拉伸型。其中光滑节理拉伸型裂纹的占比最高,可知超声波振动加载下晶体间张拉破坏是岩石内部裂纹的产生原因。裂纹数量随温度升高呈阶段性增长,当岩石模型温度达到150℃以上,超声波振动下岩石模型内部的光滑节理张拉型裂纹与平行粘结张拉型裂纹迅速增长。岩石模型内部裂纹方位角集中在90°方向与超声波振动加载方向平行,随温度升高岩石模型内部除90°方向裂纹,其余角度裂纹占比出现共同增长。（3）根据获取的在相同加载时间内超声波振动下不同温度花岗岩试样宏观破碎体积可知,岩样温度低于100℃时,花岗岩的破碎形式以疲劳破碎为主,碎屑体积较小。当岩样温度高于150℃时,累积的热损伤促使其内部裂纹大量扩展贯通,促进岩样宏观破碎,造成碎屑体积显著增大。（4）根据超声波振动下不同温度花岗岩试样的孔隙度增幅变化情况可知,受温度影响,超声波振动载荷下岩样孔隙度增幅呈阶段性特点,岩样低于100℃时增幅较小,温度大于150℃时增幅显著提高且随温度的升高稳定提升。根据花岗岩试样的T₂谱变化曲线、孔隙半径分布变化直方图、各类孔隙体积占比演化条形图可知,岩样温度达到150℃后,岩样的孔径分布体积比随温度升高呈现由小孔径孔隙占比减小,大孔径孔隙占比增加趋势。说明花岗岩试样随温度升高岩样内部晶体间孔隙逐渐产生应力集中,更易造成超声波振动下的花岗岩内部孔隙扩张。（5）渗透探伤法得到的岩石剖面裂纹分布特征与数值模拟结果相对应,随温度升高,岩样剖面裂纹面积呈现阶段性增长,岩样温度达到150℃后裂纹面积显著增长。岩样温度达到150℃时,超声波振动作用下岩样的单轴抗压力学性能迅速劣化。此外,除孔隙度损伤变量D_p外,岩样在像素尺度下的裂纹损伤变量D_c可以表征岩石单轴抗压强度的变化情况,且呈现指数关系。