06 热应力作用下的岩石破裂过程分析
《热-力耦合作用下单裂隙花岗岩裂隙及渗透性演化规律研究》范文
《热-力耦合作用下单裂隙花岗岩裂隙及渗透性演化规律研究》篇一一、引言随着对地质工程和地球科学领域的深入研究，热-力耦合作用下的岩石力学行为及其对裂隙和渗透性的影响逐渐成为研究的热点。
花岗岩作为地球上广泛分布的岩石类型之一，其裂隙和渗透性演化规律的研究对于地质工程、岩石力学、地下水动力学等领域具有重要意义。
本文以热-力耦合作用下的单裂隙花岗岩为研究对象，探讨其裂隙及渗透性演化规律。
二、研究背景与意义花岗岩作为一种典型的岩石类型，具有高度的结构复杂性和物理特性变化多样性。
其裂隙发育及渗透性能在自然环境与工程实践中都发挥着重要作用。
随着地下工程建设（如隧道、矿井等）的不断发展，岩石的稳定性问题及地下水动力学问题日益突出。
因此，研究热-力耦合作用下的单裂隙花岗岩裂隙及渗透性演化规律，有助于揭示岩石的力学行为、预测裂隙发育趋势、评估地下工程的稳定性及地下水动力学特性，具有重要的理论意义和实际应用价值。
三、研究方法与实验设计本研究采用热-力耦合实验装置，对单裂隙花岗岩进行模拟实验。
实验过程中，通过控制温度和应力条件，观察并记录花岗岩的裂隙发育及渗透性变化情况。
具体方法如下：1. 实验材料选择：选用具有代表性的单裂隙花岗岩样品。
2. 实验装置：采用热-力耦合实验装置，包括温度控制系统、应力加载系统及渗透性测试系统。
3. 实验过程：首先，在室温下对花岗岩样品进行应力加载，观察其应力-应变关系；然后，在保持应力不变的情况下，逐渐升高温度，观察温度对裂隙发育的影响；最后，测试不同条件下的渗透性变化情况。
4. 数据记录与分析：记录实验过程中的应力、温度、裂隙发育及渗透性变化数据，分析热-力耦合作用下的裂隙及渗透性演化规律。
四、实验结果与分析1. 裂隙发育规律：在热-力耦合作用下，单裂隙花岗岩的裂隙发育呈现一定的规律性。
随着温度的升高和应力的增大，裂隙逐渐扩展、连通，形成更为复杂的裂隙网络。
同时，温度和应力的相互作用也会影响裂隙的发育方向和形态。
岩体的热力学分析
岩体的热力学分析摘要岩石在变形破坏过程中始终不断与外界交换着物质和能量，岩石的热力学状态也相应的不断发生变化。
根据非平衡热力学理论，从理论上解释了岩石变形破坏过程的能量耗散及能量释放特征。
在岩石的变形破坏过程中，热量供给和岩石体积元的形状及位置变化作为岩石体积元内塑性硬化、微缺陷形成等的能量源，导致弥散在岩石内部的微缺陷不断演化，从无序分布逐渐向有序发展，形成宏观裂纹，最终宏观裂纹沿某一方位汇聚形成大裂纹导致整体失稳(灾变)。
从力学角度而言，它实际上就是一个从局部耗散到局部破坏最终到整体灾变的过程。
从热力学上看，岩石(岩体)这一变形、破坏、灾变过程是一种能量耗散的不可逆过程，包含能量耗散和能量释放。
两者关系：岩体总体灾变实质上是能量耗散和能量释放的全过程，而灾变瞬间是以能量释放作为主要动力。
1、为什么要进行岩体的热力学分析？岩石是自然界的产物，是由多种矿物晶粒、胶结物和结构面组成的混杂体。
亿万年的地质演变和多期复杂的构造运动，使得岩石中含有不同尺度的随机分布的各种形状的孔隙和裂纹。
这表明岩石是一种很特殊很复杂的地质材料，它不是离散介质(存在结构面的联结)，但也不是完全义上连续介质(存在各种缺陷)，因此岩石的力学响应具有明显的非线性各向异性以及随时间变化的流变特性¨。
岩石组织结构上的这些特点决定了不能完全从经典的固体力学理论出发去研究岩石力学，必须要从认识上进行研究思路变革，发展新的理论和方法来准确描述岩石这种地质材料的本质特征与力学行为 。
因此 ，在考察岩石的力学特性时 ，所研究的并非是一个孤立体系或封闭体系，而是一个远离平衡的开放体系 ，这就必须采用非平衡热力学的研究方法，传统的经典理论及断裂理论采用平衡热力学进行描述只能是一个近似。
对于非平衡 热力学的研究 ，应用最广的是普利高津(Prigogine)提出的耗散结构理论。
所谓耗散结构是指，在开放和远离平衡的条件下，在与外界环境交换物质和能量的过程中通过能量耗散过程和内部的非线性动力学机制来形成或维持的宏观时空有序结构。
《2024年三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法研究》范文
《三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法研究》篇一一、引言岩石破裂过程是地质学、岩土工程学等领域的重要研究内容。
随着科技的发展，对岩石破裂过程的研究已经从传统的实验室试验逐渐转向了数值模拟和计算机仿真。
本文旨在分析三维条件下的岩石破裂过程，并探讨其数值试验方法，为相关领域的研究提供理论依据和指导。
二、岩石破裂的基本原理岩石破裂是岩石在外力作用下产生的破坏现象。
岩石的物理性质、地质构造、温度和压力等因素都会对岩石的破裂过程产生影响。
岩石破裂过程中，通常伴随着能量释放和裂纹扩展等现象。
为了研究这些现象，我们需要了解岩石的物理性质和力学性质，如弹性模量、泊松比、强度等。
三、三维条件下的岩石破裂过程分析在三维条件下，岩石的破裂过程变得更加复杂。
需要考虑的因素包括地应力场、岩层结构、节理裂隙等因素的影响。
这些因素不仅会影响岩石的力学性质，还会影响裂纹的扩展和演化过程。
因此，在分析三维条件下的岩石破裂过程时，需要采用多种方法和手段。
首先，需要利用地质勘探手段获取岩石的物理性质和地质构造信息。
这些信息是进行数值模拟和计算机仿真的基础。
其次，需要利用岩石力学理论分析岩石的力学性质和破坏机理。
这包括对岩石的弹性、塑性、断裂等力学行为的深入研究。
最后，需要利用数值模拟和计算机仿真技术对岩石的破裂过程进行模拟和分析。
这可以更好地理解岩石的破裂机制和演化规律。
四、数值试验方法研究数值试验是研究岩石破裂过程的重要手段之一。
在三维条件下，需要采用更加先进的数值试验方法。
其中，有限元法、离散元法和颗粒流法等是常用的数值试验方法。
有限元法是一种常用的数值模拟方法，可以用于模拟岩石的弹塑性变形和破坏过程。
在有限元法中，将岩石划分为有限个单元，通过求解单元的力学平衡方程来模拟岩石的变形和破坏过程。
离散元法则是一种适用于模拟非连续介质的方法，可以更好地模拟岩层结构、节理裂隙等因素对岩石破裂过程的影响。
颗粒流法则是一种基于颗粒间相互作用的方法，可以更好地模拟岩石的颗粒特性和破坏机制。
爆破作用下的岩石破碎和破裂机理研究
爆破作用下的岩石破碎和破裂机理研究岩石爆破技术已经广泛的应用于矿山开采及工程施工中，然而，爆破作用下的岩石破碎和破裂机理非常复杂，需要进行系统的探讨。
介绍了常见的爆破破岩理论，分析了炸药在岩石中爆破作用的范围，包括压碎区、破裂区及震动区，分析了各范围的作用机理及破坏特点。
标签：爆破岩石破碎压碎区破碎区震动区1引言在工程施工、矿山开采等活动中，经常需要对岩石进行爆破。
爆破时，需要根据施工要求及岩石的特点，选择合适的爆破手段。
研究爆破作用下的岩石破碎和破裂机理，对于精确掌握爆炸作用下的岩石破碎区域、破裂程度与炸药类型的关系，掌控爆炸效果，优化爆破方案具有重要的意义。
2爆破破岩理论介绍2.1爆炸气体产物膨胀压力破坏理论根据爆炸气体产物膨胀压力破坏理论，岩石中的炸药爆炸时，产生了大量的气体，温度和压强不断增大，随着气体的不断膨胀，产生了强大的压力作用在岩石岩壁上。
因为各方位的作用力不同，引起了不同的径向位移，形成了剪切应力。
当剪切应力达到一定程度后，会引起岩石的破裂。
根据爆炸气体产物膨胀压力破坏理论，岩石只有在爆炸气体作用的时间内发生破碎，且产生冲击波的能量仅占炸药总能量的5%～15%，这样少的能量很难使整块岩石破碎。
实际应用说明，在爆炸时，还有其他作用对岩石产生了巨大的影响。
2.2冲击波引起应力波反射破坏理论根据冲击波引起应力波反射破坏理论，岩石的破坏主要是由自由面上应力波反射转变成的拉应力波造成的。
该理论的主要依据：（1）冲击波波阵面的压力比爆炸气体产物的膨胀压力大得多；（2）岩石的抗拉强度比抗压强度低得多，在自由面处确实常常发现片裂、剥落现象。
（3）根据应力波理论：压缩应力波在自由面处反射成为拉伸应力波。
2.3爆炸气体膨胀压力和应力波共同作用根据该理论，岩石的破坏是高温、高压气体和应力波共同作用的结果。
爆炸时产生的高温、高压气体和应力波有不同的作用。
炸药爆炸后在岩石中产生爆炸冲击波，使炮孔周围附近的岩石被“粉碎”；由于消耗大量的能量，冲击波衰减为应力波，在粉碎区之外造成径向裂隙，反射应力波使这些裂纹进一步扩展；爆炸时产生的高温、高压气体，会发挥“气楔作用”使裂隙扩大，并最终贯通形成岩块。
地质工程领域中岩石破裂机理的研究
地质工程领域中岩石破裂机理的研究岩石破裂机理的研究在地质工程领域中具有重要意义。
了解岩石的破裂机理有助于预测地质灾害风险、设计工程结构、选择合适的工程钻孔方案等。
本文将从地质力学、岩石力学以及地质工程中的破裂机理三个方面探讨岩石破裂的原因和机制。
地质力学是研究地球的力学性质和形变规律的学科，对于理解岩石的破裂机理至关重要。
地质力学认为，岩石的破裂是由地球内部的应力和岩石本身的力学性质共同作用所引起的。
地球内部的应力主要来源于地壳板块的运动和地质构造的活动，而岩石的力学性质取决于其组成、结构和成岩历史等因素。
当外界应力超过岩石的强度极限时，岩石就会发生破裂。
破裂过程包括岩石的裂纹扩展、断裂面的形成以及岩块的位移等。
岩石力学是研究岩石在外界载荷的作用下的变形和破坏规律的学科，对于揭示岩石的破裂机理起着重要的作用。
岩石力学认为，岩石在承受外界载荷时，会发生弹性变形、塑性变形或破坏。
弹性变形是指岩石在外加载荷作用下发生临时性的形变，当外力撤离时，岩石会恢复原状；而塑性变形是指岩石在外加载荷作用下发生永久性的形变，即超过岩石的弹性限度；破坏是指岩石承受外界载荷超过其强度极限时发生的失稳过程，包括岩石的断裂、破碎以及位移等。
地质工程中的破裂机理研究需要结合地质力学和岩石力学的理论，并在实际工程中进行观测和实验。
例如，在岩土工程中，需要了解地下岩石的裂缝分布和性质，以选择合适的工程钻孔方案、地下开挖方案以及支护措施。
又如，在岩石爆破工程中，需要了解岩石的破裂特点和断裂面发展规律，设计合理的爆破参数，以减少地震震动和岩石飞溅对周围环境的影响。
破裂机理研究的方法主要包括实地观测、实验室试验以及数值模拟。
实地观测是通过采集岩石样本或直接观察地质现象来获取数据，如钻孔取芯、岩石裂纹分析等。
实验室试验是在控制条件下进行的，可以模拟出不同应力状态下岩石的变形和破裂过程，如压力试验、拉力试验等。
数值模拟是利用计算机进行的，通过建立数学模型和模拟算法对岩石的破裂过程进行模拟，如有限元法、离散元法等。
06 热应力作用下的岩石破裂过程分析
第25卷第10期岩石力学与工程学报V ol.25 No.10 2006年10月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，2006热应力作用下的岩石破裂过程分析唐世斌1，唐春安1，2，朱万成3，王述红3，于庆磊3(1. 大连理工大学土木水利学院，辽宁大连 116024；2. 大连大学材料破坏力学数值试验研究中心，辽宁大连 116622；3. 东北大学岩石破裂与失稳中心，辽宁沈阳 110004)摘要：热应力引起的岩石破裂称为岩石的热破裂，它是热和力之间相互耦合作用的结果。
岩石热破裂研究的工程意义重大。
根据岩体介质变形及其热力学的理论基础，充分考虑岩石的非均匀性和热固耦合作用，在原有的岩石破裂过程分析系统的基础上，建立了具有热固耦合作用的岩石热破裂分析模型。
数值模型再现岩石的热破裂过程，并反映岩石热破裂的规律。
运用数值模型，对含有单个内嵌颗粒的岩石试件在温度变化过程中的热开裂进行了数值模拟。
研究结果表明：在温度升高过程中，如果内嵌颗粒的热膨胀系数大于基质的热膨胀系数，在基质内产生径向裂纹；如果内嵌颗粒的热膨胀系数小于基质热膨胀系数，便在基质内产生环向裂纹。
数值模拟结果与试验结果有较好的一致性。
RFPA2D-thermal模型为从细观力学角度上分析岩石的热破裂过程和机制提供了一种新的方法。
关键词：岩石力学；热应力；非均匀性；数值模拟；热开裂中图分类号：TU 45；O 241 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2006)10–2071–08 NUMERICAL INVESTIGATION ON ROCK FAILURE PROCESS INDUCEDBY THERMAL STRESSTANG Shibin1，TANG Chun′an1，2，ZHU Wancheng3，WANG Shuhong3，YU Qinglei3(1. School of Civil and Hydraulic Engineering，Dalian University of Technology，Dalian，Liaoning116024，China；2. Research Center for Numerical Tests on Material Failure，Dalian University，Dalian，Liaoning116622，China；3. Center for Rock Instability and Seismicity Research，Northeastern University，Shenyang，Liaoning110004，China)Abstract： Rock failure induced by thermal stress is called thermal cracking. It is the result of thermal and mechanical coupling. Based on the basic theory of rock deformation and thermodynamics，considering the heterogeneity and the coupling of thermal and mechanics，a numerical model，RFPA2D-thermal code，is proposed. With this model，the temperature and stress fields can be determined. The most important is that the failure process of rock induced by thermal or external stress can be simulated. Using this numerical model，the failure progresses of a rock sample with an inlaid grain was modelled during the change of temperature. It turns out that during temperature increment，if the thermal expansion coefficient of the inlaid grain is larger than that of the surrounding media，radial-cracks will be generated in the surrounding media，and theta-cracks emerge if the thermal expansion coefficient of inlaid grain is smaller than that of the surrounding media. The results agree well with the experimental results. The RFPA2D-thermal model provides a new method for analyzing the thermal cracking of rock samples in microscopic view.Key words：rock mechanics；thermal stress；heterogeneity；numerical simulation；thermal cracking收稿日期：2005–07–20；修回日期：2005–11–11基金项目：国家自然科学基金资助项目(50504003)作者简介：唐世斌(1980–)，男，2003年毕业于东北大学采矿工程专业，现为博士研究生，主要从事热应力作用下的岩石破裂数值分析方面的研究工作。
岩石热损伤微观机制与宏观物理力学性质演变特征研究以典型岩石为例
岩石热损伤微观机制与宏观物理力学性质演变特征研究以典型岩石为例一、本文概述岩石，作为地球的重要组成部分，承载着地壳的稳定性和地形的形成。
然而，在地质活动、地热资源开发和工程建设中，岩石经常受到高温环境的影响，产生热损伤。
这种热损伤不仅影响岩石的微观结构，还进一步影响其宏观物理力学性质，从而对工程安全和地质环境稳定性产生深远影响。
因此，研究岩石热损伤的微观机制与宏观物理力学性质的演变特征，对于理解岩石在热环境下的行为规律，预测和防治地热资源开发和工程建设中的地质灾害，具有重要的理论价值和现实意义。
本文旨在以典型岩石为例，深入探讨岩石热损伤的微观机制，揭示其宏观物理力学性质随温度变化的演变特征。
通过结合实验研究、理论分析和数值模拟等手段，我们期望能够建立一个全面的岩石热损伤演化模型，为地热资源开发和工程建设提供科学的理论依据和技术支持。
本文还期望通过揭示岩石热损伤的微观机制，为岩石力学的相关研究提供新的视角和思路。
二、岩石热损伤微观机制研究岩石热损伤是指岩石在高温环境下，由于热应力、热膨胀和热化学反应等作用，导致岩石内部产生损伤和破坏的现象。
这种损伤不仅影响岩石的物理力学性质，还可能引发地质灾害。
因此，深入研究岩石热损伤的微观机制，对于理解岩石在高温下的行为特征，以及预测和防治相关地质灾害具有重要意义。
在微观尺度上，岩石热损伤主要表现为矿物颗粒间的热应力破裂、矿物颗粒的热膨胀破裂以及热化学反应引起的损伤。
这些微观损伤随着温度的升高而逐渐累积，最终导致岩石的整体力学性质发生变化。
矿物颗粒间的热应力破裂是由于岩石内部不同矿物颗粒的热膨胀系数不同，在高温下产生热应力，当热应力超过矿物颗粒间的结合力时，就会发生破裂。
这种破裂形式在岩石中表现为微裂纹的产生和扩展。
矿物颗粒的热膨胀破裂是指矿物颗粒本身在高温下发生热膨胀，当热膨胀超过矿物颗粒的弹性极限时，就会发生破裂。
这种破裂形式在岩石中表现为矿物颗粒的破碎和重新排列。
《2024年三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法研究》范文
《三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法研究》篇一一、引言岩石破裂过程的研究对于地质工程、岩石力学、地震学等多个领域具有重要意义。
随着科技的发展，三维条件下的岩石破裂过程分析逐渐成为研究的热点。
本文旨在探讨三维条件下的岩石破裂过程分析方法，并研究其数值试验方法，以期为相关领域的研究提供参考。
二、三维条件下的岩石破裂过程分析2.1 岩石破裂的基本原理岩石破裂是指岩石在受到外力作用时，内部应力超过其承受极限，导致岩石发生破裂的现象。
在三维条件下，岩石的破裂受到多种因素的影响，如应力状态、岩石性质、温度、湿度等。
2.2 岩石破裂的过程分析在三维条件下，岩石的破裂过程可以分为四个阶段：弹性变形阶段、弹塑性变形阶段、破裂扩展阶段和完全破裂阶段。
通过对这四个阶段的分析，可以更好地理解岩石的破裂过程。
三、数值试验方法研究3.1 数值试验方法的选取针对三维条件下的岩石破裂过程分析，常用的数值试验方法包括有限元法、离散元法、边界元法等。
本文采用有限元法进行数值试验，以更好地模拟岩石的破裂过程。
3.2 有限元法的应用有限元法是一种广泛应用于岩土工程领域的数值分析方法。
在岩石破裂的数值试验中，通过将岩石划分为有限个单元，并设定相应的材料参数和边界条件，可以模拟岩石的破裂过程。
在三维条件下，有限元法可以更准确地描述岩石的应力状态和破裂过程。
3.3 数值试验步骤（1）建立岩石模型：根据实际需要，建立三维岩石模型，并划分有限个单元。
（2）设定材料参数和边界条件：根据岩石的实际性质，设定相应的材料参数和边界条件。
（3）施加外力：在模型上施加相应的外力，如重力、地震力等。
（4）数值计算：通过有限元法进行数值计算，得到岩石的应力状态和破裂过程。
（5）结果分析：对数值计算结果进行分析，得出岩石的破裂规律和影响因素。
四、结论本文通过对三维条件下的岩石破裂过程分析及其数值试验方法的研究，得出以下结论：（1）在三维条件下，岩石的破裂受到多种因素的影响，包括应力状态、岩石性质、温度、湿度等。
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第25卷第10期岩石力学与工程学报V ol.25 No.10 2006年10月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，2006热应力作用下的岩石破裂过程分析唐世斌1，唐春安1，2，朱万成3，王述红3，于庆磊3(1. 大连理工大学土木水利学院，辽宁大连 116024；2. 大连大学材料破坏力学数值试验研究中心，辽宁大连 116622；3. 东北大学岩石破裂与失稳中心，辽宁沈阳 110004)摘要：热应力引起的岩石破裂称为岩石的热破裂，它是热和力之间相互耦合作用的结果。
岩石热破裂研究的工程意义重大。
根据岩体介质变形及其热力学的理论基础，充分考虑岩石的非均匀性和热固耦合作用，在原有的岩石破裂过程分析系统的基础上，建立了具有热固耦合作用的岩石热破裂分析模型。
数值模型再现岩石的热破裂过程，并反映岩石热破裂的规律。
运用数值模型，对含有单个内嵌颗粒的岩石试件在温度变化过程中的热开裂进行了数值模拟。
研究结果表明：在温度升高过程中，如果内嵌颗粒的热膨胀系数大于基质的热膨胀系数，在基质内产生径向裂纹；如果内嵌颗粒的热膨胀系数小于基质热膨胀系数，便在基质内产生环向裂纹。
数值模拟结果与试验结果有较好的一致性。
RFPA2D-thermal模型为从细观力学角度上分析岩石的热破裂过程和机制提供了一种新的方法。
关键词：岩石力学；热应力；非均匀性；数值模拟；热开裂中图分类号：TU 45；O 241 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2006)10–2071–08 NUMERICAL INVESTIGATION ON ROCK FAILURE PROCESS INDUCEDBY THERMAL STRESSTANG Shibin1，TANG Chun′an1，2，ZHU Wancheng3，WANG Shuhong3，YU Qinglei3(1. School of Civil and Hydraulic Engineering，Dalian University of Technology，Dalian，Liaoning116024，China；2. Research Center for Numerical Tests on Material Failure，Dalian University，Dalian，Liaoning116622，China；3. Center for Rock Instability and Seismicity Research，Northeastern University，Shenyang，Liaoning110004，China)Abstract： Rock failure induced by thermal stress is called thermal cracking. It is the result of thermal and mechanical coupling. Based on the basic theory of rock deformation and thermodynamics，considering the heterogeneity and the coupling of thermal and mechanics，a numerical model，RFPA2D-thermal code，is proposed. With this model，the temperature and stress fields can be determined. The most important is that the failure process of rock induced by thermal or external stress can be simulated. Using this numerical model，the failure progresses of a rock sample with an inlaid grain was modelled during the change of temperature. It turns out that during temperature increment，if the thermal expansion coefficient of the inlaid grain is larger than that of the surrounding media，radial-cracks will be generated in the surrounding media，and theta-cracks emerge if the thermal expansion coefficient of inlaid grain is smaller than that of the surrounding media. The results agree well with the experimental results. The RFPA2D-thermal model provides a new method for analyzing the thermal cracking of rock samples in microscopic view.Key words：rock mechanics；thermal stress；heterogeneity；numerical simulation；thermal cracking收稿日期：2005–07–20；修回日期：2005–11–11基金项目：国家自然科学基金资助项目(50504003)作者简介：唐世斌(1980–)，男，2003年毕业于东北大学采矿工程专业，现为博士研究生，主要从事热应力作用下的岩石破裂数值分析方面的研究工作。
E-mail：tang_shibin@·2072·岩石力学与工程学报 2006年1 引言热应力是引起岩石破裂的一个重要因素，称热应力引起的岩石破裂为热破裂。
随着社会的发展和认识的深化，热破裂机制越来越多地受到重视。
它伴随着核废料的存储、石油开采、地热资源的开发利用等的研究而发展起来。
在核废料的存储中，由于核废料裂变而使围岩温度显著升高，导致岩石的热破裂，地下水的渗入会进一步加剧围岩破坏、甚至导致核素迁移，造成地下水污染；在石油开采中，利用岩石的热破裂，增加岩石的渗透性，有利于提高石油产量和质量，例如在石油的3次开采中，采用火烧油层的方法，降低油的黏度，同时诱发岩石破裂，从而提高储层渗透性，增加石油产量；在地热的开发利用中，从300 ℃以上的地下高温岩体中提取地热，注入的水将使地下岩体温度降低而导致热破裂。
由此以来，研究岩石的热破裂对实际工程意义重大。
引起热应力的基本条件是在约束下有温度的变化。
产生热应力的约束条件大致可以归纳为：外部变形的约束，相互变形的约束，内部各区域之间变形的约束。
就地质岩体而言，各矿物之间的物理力学性质有较大的差异，在温度变化时，由于内部各区域热变形的不协调而产生热应力；当有地温梯度存在时，即使没有外部约束，但由于相互变形的约束，也将产生较大的热应力。
由这些因素引起的热应力很容易导致岩石中弱介质的破坏，从而改变岩体力学性质和力学行为。
热应力引起的破坏问题的研究不仅仅局限于核电站建设、深部油气田开采和地热开发，还涉及到深部隧道掘进、桥梁、道路、建筑工程等众多领域[1～3]。
韩学辉等[4]、张元中等[5]分别对岩石热开裂的研究现状及其在工程学上的意义和应用前景进行了阐述，为热开裂的研究提供了方向。
陈颙等[6]对岩石的热开裂进行了一系列的试验研究，认为岩石热开裂现象可在3次采油中有潜在的应用意义。
吴晓东和刘均荣[7]从试验结果出发，对影响岩石热开裂的因素进行了初步的探讨和分析。
目前研究岩石热破裂的方法主要有试验方法[8～13]、热弹塑性方法[14，15]、断裂损伤力学[16～18]及数值试验方法[19～21]。
这些研究极大地丰富了岩石热开裂的研究成果，为相关领域的研究提供了试验和理论基础。
但是从以往的试验结果中也可以看出，由于试验本身的复杂性以及试验手段本身的局限性，物理试验无法深入了解岩石热破裂的本质特征，无法直观地看出岩石破裂过程中的应力场转移，也难以再现岩石的破坏过程。
断裂损伤理论虽然为裂纹的扩展及损伤的演化研究提供了手段，但他们也难以考虑到岩石的非均匀性特征。
有关热开裂的数值方法虽然取得了突破，有的甚至也考虑到了岩石的非均匀性[21]，但对岩石热破裂过程中的损伤演化缺乏必要的描述，其方法也不能较好地模拟热开裂裂纹的萌生、扩展过程。
正如W. D. Kingery[22]指出：“随着温度的变化，如果岩石是均匀材料，且是各向同性和没有约束的情况下，在岩体内部将不会有热应力产生。
……。
当岩石不满足这种理想假设，热应力的产生是必然的”。
因此，在研究岩石的热开裂中，必须考虑其非均匀性。
但在过去的长期研究中，人们为了研究上的方便，往往忽略岩石复杂的内部结构，把它们平均化和均匀化为宏观均匀连续体。
但事实上，岩石热开裂的实质是一个微裂纹的萌生、扩展、贯通，乃至失稳的过程，是一个细观到宏观的过程。
因此以往的理论模型就无法深入了解岩石在热应力作用下的内部微裂纹的萌生、扩展贯通，直至宏观裂纹形成，试样失稳破裂的整个过程，更无法反映岩石破裂过程中表现出来的变形局部化和内部介质破坏后的应力重分布等基本特征。
同时，岩石的非均匀性就决定了在温度变化的过程中，其内部介质的破裂存在先后顺序，先破裂的内部介质对局部或者整体模型应力场有影响。
当形成一定的裂纹后，在裂纹尖端应力场的作用下，裂纹就会不断地扩展，贯通，直至整个模型最后的失稳。
从模型的起始破裂到最后的失稳，实际上是一个破裂→应力场转移→破裂的循环过程。
内部弱介质的不断破坏对整个模型的最终失稳有不可忽略的贡献。
因此，对其破坏过程的研究也就显得尤为重要。
所以，要能够正确了解岩石的破坏行为，除了需要借助以前的力学理论，还要解决如下两个问题：一是采用何种方法对岩石的非均匀进行描述，以期在计算中能反映岩石的非均匀特性；二是不能忽略岩石破坏过程中力学参数的演化，应对其整个破坏过程进行描述才能反映出岩石破坏中出现的变形局部化以及应力场的转移等特征。
第25卷 第10期 唐世斌等. 热应力作用下的岩石破裂过程分析 • 2073 •为了解决目前热开裂研究中遇到的上述问题，根据岩体介质变形及其热力学的理论基础，充分考虑岩石非均匀性，以及热力之间的耦合作用，继承原有的岩石破裂过程分析系统(RFPA)的特色，开发出了热力耦合的岩石破裂过程分析系统(RFPA- thermal)，以期为热应力作用下的岩石破裂问题提供一种新的研究方法。