在高放废物地质处置和地热能源开发等实际工程领域,岩石经常处于高温环境中,高温会对岩石造成损伤,进而影响岩石的物理力学性质。因此,深入研究热处理阶段岩石受到的损伤和不同热处理条件对岩石力学性质的影响可以为实际工程提供技术指导和科学依据。通过可控温高温箱对北山花岗岩进行加热和降温处理,对处理后的岩石进行了声波测试,探究了处理温度和岩石损伤的关系;基于岩石破坏统计强度理论,建立了北山花岗岩的损伤演化方程和损伤本构模型;设置两种降温路径,即自然冷却(路径1)和快速冷却(路径2),通过数字图像相关技术和三点弯曲试验,探究了不同热处理温度和降温路径对北山花岗岩物理性质和断裂特征的影响。主要工作和研究成果如下:(1)北山花岗岩的波速随热处理温度的升高而下降,且当热处理温度达到600℃时,波速下降剧烈,频域信号出现第二峰值,时频信号尾波几乎不发育,表明600℃是北山花岗岩受热损伤和热裂纹增加的加速点,并通过偏光显微镜扫描花岗岩切片,发现600℃花岗岩内部产生大量微裂隙;提出了基于纵波速度的损伤因子的修正表达式,用于描述北山花岗岩在不同温度处理后的热损伤程度。(2)基于岩石损伤理论与统计强度理论,选择修正后基于纵波速度的损伤因子为热损伤变量,分别采用Drucker-Prager强度准则和Mohr-Coulomb强度准则作为岩石破坏的判据,建立了考虑温度效应的花岗岩损伤演化方程及本构方程;考虑应力-应变曲线的损伤阈值点和峰值点的几何特征,确定了本构方程的参数表达式,发现在热处理后北山花岗岩损伤演化本构模型中,上述两种强度准则等效;并利用不同温度处理后北山花岗岩单轴压缩试验对本构方程进行了验证。(3)三点弯曲状态下,两种热处理路径下北山花岗岩的峰值载荷随着热处理温度升高呈先上升再下降的趋势,处理温度在100℃时,峰值载荷达到最大。处理温度在400℃以内时,相同处理温度下,自然冷却(路径1)和快速冷却(路径2)下花岗岩峰值载荷相差较小,处理温度在400℃以上时,相同处理温度下,路径2下花岗岩峰值载荷明显小于路径1。(4)经100℃热处理后北山花岗岩的断裂韧度升高,之后随处理温度升高而下降。处理温度在400℃内,两种降温路径断裂韧度相差不大。处理温度到达500℃、600℃时,路径2下花岗岩断裂韧度明显小于路径1。处理温度在400℃以内时,两种路径下花岗岩的断裂过程区长度和临界张开位移随处理温度上升缓慢增加,相同处理温度下,两种路径对应的断裂过程区长度和临界张开位移差别较小;处理温度高于400℃时,两种路径下花岗岩断裂过程区长度和临界张开位移随处理温度上升迅速增大,相同处理温度下,路径1下花岗岩的断裂过程区长度和临界张开位移要明显小于路径2。