中文摘要：

本项研究主要应用实验测试、理论分析等方法与手段，对高温与地应力耦合作用环境下煤系岩层介质的损伤演化规律及破坏机理进行系统研究，主要研究内容高温与地应力耦合作用环境下煤系岩层介质的应力应变关系、弹性模量、强度等力学性能的变化规律；温度与应力的加载路径、方式、速率等岩石介质力学性能的影响；高温与地应力耦合作用下岩石介质的宏细微观损伤演化规律及破坏机理；高温与地应力耦合作用下岩石介质的损伤本构模型的建立。本项研究可为深部高温、高地应力环境下岩石工程问题的研究提供可靠的理论及实验基础，也为岩石力学理论的发展提供重要依据。

结论摘要：

研究工作完全按照原计划的框架进行。随着社会与经济发展对能源需求的不断加大，与温度有关的岩土工程问题越来越受到广泛关注，如地热资源开发、核废料处置及煤炭地下气化等工程。温度与地应力耦合作用下岩石力学性能的研究是解决温度有关的岩土工程问题的基础。以煤系岩层中泥岩、石灰岩、砂岩为研究对象，借助于MTS810电液伺服材料试验系统及配套的高温环境炉、扫描电镜、X射线衍射分析仪等试验手段，应用损伤断裂理论、粘弹塑性理论等，从宏观和细观不同尺度上，对高温作用下岩石的损伤演化与破裂机理进行了系统的研究。主要工作和研究成果如下 1、采用电液伺服材料力学试验系统对常温～800℃温度作用下大理岩、石灰岩、砂岩的力学特性进行了实验研究，取得了岩样的全应力-应变曲线、峰值应力、弹性模量、峰值应变、破坏方式等随温度的变化规律随着温度升高，各力学参数不同程度变化。对三种岩样而言，其峰值应力、弹性模量总体上随温度的升高均呈明显下降趋势，而峰值应变随温度的升高呈上升趋势。 2、系统测定了常温至800℃高温条件下加载速率对泥岩学性能的影响，揭示了泥岩随温度升高和加载速率增加的脆延转化特性常温时，随加载速率的增加，泥岩试样的延性呈先增强后减弱的趋势；200℃~400℃温度区域内，泥岩试样的脆延性转化不是很明显；在600℃~800℃的温度范围内，随加载速率的增加，泥岩试样的延性呈先下降后上升的趋势，与常温时的变化规律相反。 3、基于泥岩试样断口的电镜扫描和X射线衍射分析试验，给出了高温作用下泥岩试样组分结构的变化特征、影响泥岩力学性能的组分因素、试样断口处裂纹的形态及发育变化特征。结果表明，高温作用下泥岩试样的组分与物相变化是导致岩样断口处裂隙的扩展、闭合、晶界破裂形式差异的重要原因，从而呈现了不同温度段泥岩宏观力学性能的变化特征。有效地揭示了高温作用下泥岩宏观破裂特征的微观机制。 4、依据岩石损伤力学与统计强度理论，结合高温作用下岩样的力学性能，构建了考虑温度效应的岩样损伤演化方程和本构模型，并针对所测岩样的力学特性，给出了相应的损伤本构方程具体参数，本构模型与试验结果具有很好的印证性。研究成果在一定程度上丰富了岩石力学的基本理论，也为高温与地应力耦合作用下岩土工程问题的研究提供重要依据。