第1章 绪论 1
1.1热应力概述 1
1.2岩石热应力基础 2
1.2.1热传导 2
1.2.2热传导基本方程 2
1.2.3单值性条件 4
1.2.4热弹性力学模型 5
第2章 热弹塑性力学模型及数值解法 10
2.1均质热弹塑性力学模型 10
2.1.1均质热弹塑性力学模型 10
2.1.2屈服条件和屈服函数 11
2.1.3流动法则和应力-应变关系 12
2.2均质热弹塑性力学模型的数值解法 17
2.2.1有限元分析方法 17
2.2.2弹塑性分析的初应力法 17
2.2.3弹塑性分析的初应变法 18
2.3非均质岩石的随机概率分布 19
2.3.1非均质岩石随机变量的分布函数 19
2.3.2几种重要的非均质岩石的分布函数与概率密度函数 21
2.4岩石细观单元的赋值 25
2.5三维随机非均质热弹塑性力学模型 27
2.5.1基本假设和物理力学基础 27
2.5.2随机非均质热弹塑性力学模型 28
2.6非均质热弹塑性力学模型的数值解法 32
第3章 固热耦合问题及数值解法 34
3.1均质固热耦合数学模型 34
3.1.1固体变形控制方程 35
3.1.2温度场控制方程及边界条件 35
3.1.3固热耦合数学模型 36
3.2均质固热耦合数学模型的数值解法 37
3.2.1固体变形控制方程的有限元数值解法 37
3.2.2热传导方程的有限元数值解法 38
3.2.3固热耦合数学模型的有限元分析 41
3.3随机介质固热耦合数学模型 42
3.3.1基本假设和物理力学基础 43
3.3.2三维随机介质固热耦合数学模型 44
3.4随机介质固热耦合数学模型的数值解法 49
3.4.1随机介质固体变形控制方程的有限元数值解法 50
3.4.2随机介质热传导方程的有限元数值解法 51
3.4.3随机介质固热耦合数学模型的有限元分析 55
第4章 岩石热应力的几个问题 57
4.1均质平面轴对称热弹性问题 57
4.1.1平面应力情况（圆板问题） 57
4.1.2平面应变情况（圆筒问题） 59
4.2均质球对称的热应力 61
4.2.1同心空心球问题 61
4.2.2实心球问题 62
4.3均质弹塑性热应力问题 63
4.3.1圆筒的热应力问题 63
4.3.2平板的热应力问题 66
4.3.3圆柱的热应力问题 69
4.4随机介质平面轴对称问题 72
4.4.1随机介质热弹性力学模型的极坐标基本方程 72
4.4.2平面轴对称问题 73
4.4.3计算实例 78
4.5随机介质球对称问题 81
4.6随机固热耦合平面轴对称问题 85
4.6.1随机介质固热耦合数学模型的极坐标基本方程 86
4.6.2随机介质固热耦合平面轴对称问题 87
4.6.3计算实例 92
第5章 岩石热破裂物理实验 97
5.1岩石热破裂现象 98
5.2岩石热破裂的检测技术 99
5.3岩石热破裂的影响因素 101
5.3.1加热方式的影响 101
5.3.2加热速度的影响 101
5.3.3岩石胶结类型和胶结程度的影响 102
5.3.4颗粒粒径大小及形状的影响 103
5.3.5矿物组成成分的影响 103
5.3.6岩石孔隙结构的影响 104
5.4岩石热破裂的物理实验 104
5.4.1岩石热破裂的门槛值温度及声发射现象 104
5.4.2岩石热破裂过程 108
5.4.3岩石热破裂的微观机制 110
5.4.4岩石的热破裂损伤 116
5.5高温下岩石的力学性质 120
5.5.1温度对岩石弹性模量的影响 121
5.5.2温度对泊松比的影响 126
5.5.3温度对孔隙度和渗透率的影响 128
5.5.4温度对岩石强度的影响 133
5.5.5不同温度下岩石的应力和应变的变化 138
5.5.6温度对波速的影响 145
5.6高温下岩石的热物理特性 149
5.6.1温度对岩石热导率的影响 149
5.6.2温度对岩石的比热的影响 154
5.6.3温度对岩石热扩散率的影响 157
5.6.4温度对岩石热膨胀系数的影响 159
第6章 岩石热破裂数值实验 162
6.1岩石热破裂门槛值的数值实验 162
6.1.1数值实验方法 162
6.1.2数值实验结果 165
6.1.3数值实验结果分析 170
6.2岩石的力学性质的数值实验 174
6.2.1弹性模量随温度的变化 174
6.2.2泊松比随温度的变化 176
6.2.3数值实验结果分析 178
6.3岩石的裂纹扩展的数值实验 179
6.3.1随机韦伯分布下岩石的裂纹扩展 180
6.3.2正态分布下岩石的裂纹扩展 183
6.3.3随机指数分布下岩石的裂纹扩展 185
6.4岩石热破裂细观机理的数值实验 188
6.4.1数值实验方法 188
6.4.2岩石热破裂细观分析 190
6.5岩石的渗透率分析 208
6.6岩石热物理特性的数值实验 209
6.6.1数值实验方法 209
6.6.2岩石热传导系数与温度的关系 211
6.6.3岩石比热容与温度的关系 216
6.6.4数值实验结果分析 222
第7章 高温岩体地热开发的数值模拟 223
7.1高温岩体地热开发简介 223
7.2工程背景 225
7.3高温岩体地热开发人工储留层二次破裂数值模拟 226
7.3.1数值实验的模型简化 227
7.3.2数值实验结果分析 228
7.4块裂介质固流热耦合三维数值模拟 245
7.4.1块裂介质高温岩体固流热耦合数学模型 245
7.4.2三维数值模拟 247
参考文献 253