随着地下工程向深部地层区域发展,岩石力学研究面临着越来越多的高温问题,对于深地下岩石中地热、非常规油气等资源的开采方式也开始进行了低温冷冲击方法的探讨。本文采用室内试验和数值模拟相结合的方式研究冷冲击下高温岩石物理力学特性,选取大理岩和红砂岩两种岩样,分别进行了高温后冷冲击以及单轴压缩试验。之后通过有限元数值模拟软件对试验过工程进行模拟,得到高温岩石冷冲击过程中温度场和应力场的变化,进一步验证和补充了试验结论。分析试验数据和数值计算结果,得到以下结论:(1)大理岩试验在高温后冷冲击作用下,纵波波速有明显的降低,然而红砂岩冷冲击前后的超声特性与大理岩有较大的区别,在冷冲击后波速下降不大。总体来说,采用液氮冷冲击方式对两种岩石损伤最大。(2)采用水、液氮等流体冷冲击后单轴压缩破坏程度则严重得多,出现多处掉块和粉末的现象,且贯通裂缝深度更深,裂缝宽度更大,说明水、液氮对大理岩冷冲击效果较好,且液氮对大理岩的冷冲击效果最好,通过水冷冲击的方式对红砂岩的力学性能破坏作用较大。(3)大理岩和红砂岩的应力-应变曲线图形也有明显的区别,红砂岩的曲线峰值应力对应的轴向应变较大,应变大致为大理岩的1.5~2倍。(4)基于弹性模量定义的岩石热损伤因子与纵波波速定义的损伤因子总体变化趋势相似,但也存在一定程度的差别,主要是由于纵波波速测定时忽略了温度作用对岩石密度、泊松比等方面的影响,因此基于弹性模量定义的损伤因子对岩石性质的研究准确性更高。(5)对比空气自然冷却、水冷冲击、液氮冷冲击对高温大理岩作用的温度场、应力场以及温度、应力分别与时间的关系曲线,可以发现液氮对于大理岩冷冲击效果最好,与试验得出的结论相一致。