工程科学学报.第44卷，第X期：1-13.2021年X月 Chinese Journal of Engineering,Vol.44,No.X:1-13,X 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.23.007;http://cje.ustb.edu.cn 热损伤岩石物理力学特性演化机制研究进展 吴星辉2，李鹏2，郭奇峰2)，蔡美峰1,2)四，任奋华12，张杰2) 1)北京科技大学土木与资源工程学院，北京1000832)城市与地下空间工程北京市重点实验室（北京科技大学），北京100083 ☒通信作者，E-mail:caimeifeng@ustb.edu.cn 摘要为深入了解温度作用下岩石热损伤演化机制，对超深钻探、深地实验室、核废料处置库、地热资源开发等地下岩体 工程的安全性和稳定性做出合理性评价，本文通过分析整理国内外文献，系统综述了温度作用下岩体变形破坏方面的研究进 展与成果.简述了高温作用下岩石的物理力学特性，侧重总结了岩石物理力学参量随温度变化的演化规律.重点分析了深部 岩石材料在高温条件下岩体结构及相关物理场探测技术的最新研究成果，梳理了声发射(AE)、超声波(UT)、X射线分析 (XRD)、偏光显微镜(PM)、扫描电子显微镜(SEM)、核成像技术(NMR)以及CT扫描技术等先进的辅助试验设备在热破裂分 析中的应用.归纳总结了国内外学者采用的热力耦合模型和数值分析方法及适用条件，简略阐述了温度作用下岩石力学参 量变异性特征.最后，指出了当前岩石热损伤研究中存在的一些局限性，并从深部地下工程建设方面展望了未来的发展方 向，即多尺度、多场-相探究岩石热损伤机理，宏-细-微观角度系统分析岩石热损伤演化规律 关键词高温岩体；热损伤：破坏机制；耦合模型：热破裂 分类号TU452 Research progress on the evolution of physical and mechanical properties of thermally damaged rock WU Xing-hui2,LI Peng2),GUO Qi-feng2,CAl Mei-feng2,REN Fen-hua2,ZHANG Jie2) 1)School of Civil and Resource Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Beijing Key Laboratory of Urban Underground Space Engineering(University of Science and Technology Beijing),Beijing 100083.China Corresponding author,E-mail:caimeifeng@ustb.edu.cn ABSTRACT With the depletion of the earth's shallow resources,the exploration of deep rock engineering has become a research hotspot.The research mostly focuses on the influence of high temperature on the properties of deep rocks.This study aims to understand the thermal damage evolution mechanism in a rock under high temperature and make a reasonable evaluation on the safety and stability of underground rock engineering.such as ultra-deep well drilling,deep ground laboratory,nuclear waste disposal,and geothermal resource development.Based on the analysis and review of domestic and foreign literature,the authors systematically reviewed the research progress and development of deformation and failure of the high-temperature rock masses and temperature-varying rock masses under temperature effect.The physical and mechanical properties of rocks after being subjected to high temperature and under real-time high temperature were briefly described.The changes with temperature in the physical and mechanical parameters of deep rocks were summarized.The latest research on the deformation and failure mechanism under high temperature was analyzed,and the applications of advanced auxiliary test technologies,such as acoustic emission (AE),ultrasonic testing (UT),X-ray diffraction (XRD),polarizing microscope(PM),scanning electron microscope(SEM),nuclear magnetic resonance(NMR),and computed tomography(CT)scanning 收稿日期：2020-12-23 基金项目：国家自然科学基金资助项目(52074020)：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(FRF-TP20-041A1):国家重点研发计划 资助项目(2017YFC0804103)热损伤岩石物理力学特性演化机制研究进展 吴星辉1,2)，李    鹏1,2)，郭奇峰1,2)，蔡美峰1,2) 苣，任奋华1,2)，张    杰1,2) 1) 北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083    2) 城市与地下空间工程北京市重点实验室（北京科技大学），北京 100083 苣通信作者，E-mail：caimeifeng@ustb.edu.cn 摘    要    为深入了解温度作用下岩石热损伤演化机制，对超深钻探、深地实验室、核废料处置库、地热资源开发等地下岩体 工程的安全性和稳定性做出合理性评价，本文通过分析整理国内外文献，系统综述了温度作用下岩体变形破坏方面的研究进 展与成果. 简述了高温作用下岩石的物理力学特性，侧重总结了岩石物理力学参量随温度变化的演化规律. 重点分析了深部 岩石材料在高温条件下岩体结构及相关物理场探测技术的最新研究成果，梳理了声发射 (AE)、超声波 (UT)、X 射线分析 （XRD）、偏光显微镜 (PM)、扫描电子显微镜 (SEM)、核成像技术（NMR）以及 CT 扫描技术等先进的辅助试验设备在热破裂分 析中的应用. 归纳总结了国内外学者采用的热力耦合模型和数值分析方法及适用条件，简略阐述了温度作用下岩石力学参 量变异性特征. 最后，指出了当前岩石热损伤研究中存在的一些局限性，并从深部地下工程建设方面展望了未来的发展方 向，即多尺度、多场−相探究岩石热损伤机理，宏−细−微观角度系统分析岩石热损伤演化规律. 关键词    高温岩体；热损伤；破坏机制；耦合模型；热破裂 分类号    TU452 Research progress on the evolution of physical and mechanical properties of thermally damaged rock WU Xing-hui1,2) ，LI Peng1,2) ，GUO Qi-feng1,2) ，CAI Mei-feng1,2) 苣 ，REN Fen-hua1,2) ，ZHANG Jie1,2) 1) School of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) Beijing Key Laboratory of Urban Underground Space Engineering (University of Science and Technology Beijing), Beijing 100083, China 苣 Corresponding author, E-mail: caimeifeng@ustb.edu.cn ABSTRACT    With  the  depletion  of  the  earth ’s  shallow  resources,  the  exploration  of  deep  rock  engineering  has  become  a  research hotspot. The research mostly focuses on the influence of high temperature on the properties of deep rocks. This study aims to understand the thermal damage evolution mechanism in a rock under high temperature and make a reasonable evaluation on the safety and stability of  underground  rock  engineering,  such  as  ultra-deep  well  drilling,  deep  ground  laboratory,  nuclear  waste  disposal,  and  geothermal resource  development.  Based  on  the  analysis  and  review  of  domestic  and  foreign  literature,  the  authors  systematically  reviewed  the research progress and development of deformation and failure of the high-temperature rock masses and temperature-varying rock masses under temperature effect. The physical and mechanical properties of rocks after being subjected to high temperature and under real-time high temperature were briefly described. The changes with temperature in the physical and mechanical parameters of deep rocks were summarized. The latest research on the deformation and failure mechanism under high temperature was analyzed, and the applications of advanced  auxiliary  test  technologies,  such  as  acoustic  emission  (AE),  ultrasonic  testing  (UT),  X-ray  diffraction  (XRD),  polarizing microscope (PM), scanning electron microscope (SEM), nuclear magnetic resonance (NMR), and computed tomography (CT) scanning 收稿日期: 2020−12−23 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（52074020）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（FRF-TP-20-041A1）；国家重点研发计划 资助项目（2017YFC0804103） 工程科学学报，第 44 卷，第 X 期：1−13，2021 年 X 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 44, No. X: 1−13, X 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.23.007; http://cje.ustb.edu.cn