高温岩体地热资源是一种可再生的清洁能源。我国蕴藏着丰富的地热资源,地热资源的科学开采有助于提高经济发展质量,促进能源结构平衡。通过建造增强型地热系统,实现冷媒介质与地热储层之间的热交换,提取高温岩石热量。花岗岩作为地热储层的理想岩石,具有渗透性低、致密性好的特点。在地热开采过程中,高温花岗岩遇水冷却,温度发生急剧变化,形成热损伤花岗岩,导致储层温度场、应力场发生变化,甚至影响储层裂隙网络的形成。因此,研究不同受热温度花岗岩遇水冷却后的物理力学特性及其破坏机理,可为增强型地热系统设计和储层状态分析提供理论依据,具有重要的理论价值和工程意义。本文依托中国工程院重点咨询研究项目“深部矿产和地热资源共采战略研究”（2019-XZ-16）,以热损伤花岗岩为研究对象,采用室内试验、理论推导和数值模拟等手段,研究不同受热温度花岗岩遇水冷却后的物理力学特性变化及岩石热损伤破坏机理。主要研究内容与结论如下:（1）通过不同受热温度花岗岩冷却前后的物理特性测试,得到了温度及冷却方式对花岗岩物理特性的影响,发现温度由450℃升高到600℃时,物理参数变化率有显著提高,且随温度升高呈指数增长。此外,采用数理统计的方法对热损伤花岗岩物理参数进行分析,提出了热损伤花岗岩物理参数改性效应评价方法,明确了与密度、导热系数相比,纵波波速对温度变化的敏感性最强,并建立了多物理参数之间的关系模型,提出了基于密度、波速、导热系数、热扩散系数等参数关系的不同受热温度花岗岩导热性能评价方法。（2）考虑热损伤花岗岩微细观结构的变化,观察了微裂隙和孔隙结构随温度升高的变化过程,分别得到了新生微裂隙、孔隙结构与温度之间的关系。为了表征孔隙结构的复杂程度,构建了基于孔隙半径的分形维数模型,得到微孔孔隙不具有分形特征,450℃条件下中孔孔隙分形维数最小、储集性能最优,600℃条件下大孔孔隙分形维数最小、储集性能最优。（3）开展不同受热温度花岗岩冷却前后的单轴压缩试验和巴西劈裂试验,分析了岩石应力-应变曲线、强度及变形特性,指出参数μ为热-力损伤折减因子,建立了不同温度岩石统计热损伤本构模型。基于热损伤花岗岩巴西抗拉强度随温度升高的变化规律,揭示了岩石在温度为150℃时存在“热硬化”现象,建立了岩石分段强度模型,结合数字图像相关法发现了岩石劈裂裂隙扩展过程受到热损伤岩石微裂隙存在的影响。从花岗岩矿物颗粒物理化学变化的角度,揭示了岩石水分变化、矿物相变和颗粒膨胀导致岩石热损伤的机理。（4）基于不同围压下热损伤花岗岩的力学特性试验,探讨了温度和围压对岩石应力-应变关系、峰值强度及弹性模量的影响,明确了围压增加能够限制微裂隙扩展,有助于提高岩石峰值强度;而温度升高诱发微裂隙的萌生,能够降低岩石弹性模量。基于Mohr-Coulomb强度准则,得到了内摩擦角随温度升高逐渐增大,而黏聚力随温度升高逐渐减小的规律;引入了非线性系数λ,完善了适用于高温高应力花岗岩的非线性强度准则,分析了系数λ的物理意义,验证了强度准则的准确性。（5）以羊八井地热工程为案例,基于地热田的地质结构和开采方案建立了储层模型,以20℃水为冷媒介质、天然裂缝为换热通道模拟了地热开采过程,分析了地热开采对储层温度场和应力场的影响,明确了质量流率的增加有利于提高地热系统的生产功率,同时会造成更大范围的应力场扰动。结合储层应力场模拟结果,应用热损伤花岗岩强度准则,发现储层破坏区域先由注入井向周边围岩扩展,而后沿着天然裂缝延伸。此外,计算天然裂缝破裂压力,给出了先低后高的质量流率注入建议。