干热岩（Hot Dry Rock,HDR）型地热资源的开发利用在我国仍停留在基础阶段,至今未形成规模化开采。这是由于受岩体结构、地质特征、热采条件等因素所限,HDR的开采技术存在诸多问题,不同高温冷却条件下HDR热物理特征探索、热破裂程度预测与裂隙面粗糙规律研究就是目前急需解决的工程难题。因此以松辽盆地北部大庆地区中央古隆起带HDR（目标靶区为花岗岩）为研究对象,建立了高温冷却条件下复合矿物岩体热弹性力学模型,研究了内在、外在因素对岩体热破裂特征的作用机理,分别对自然冷却、遇水冷却、组合冷却、水温、高温冷却循环次数、遇水高度试件,进行了单轴抗压试验、巴西劈裂试验、超声波波速测定试验、导热特性测定试验、劈裂面粗糙度特性测定试验,得到了不同高温冷却条件下岩体物理、力学、声学、热学、劈裂面粗糙度特性的变化规律,建立了不同特性间关系,然后利用Comsol软件对不同热采条件下HDR开发过程进行数值模拟,探讨了产能与各场的变化规律。研究结果可以为HDR热采条件的选取、热破裂程度的预测提供理论依据,对我国HDR开采技术的发展具有重要工程价值,具体研究内容如下:（1）在前人基础上,建立了高温冷却条件下一元矿物、二元复合矿物岩体热弹性新模型,指出与传统热弹性模型相比,新模型更符合HDR热弹性阶段的实际情况,为后续岩体热破裂阶段的研究提供理论基础。探讨了外在因素、内在因素对岩体热破裂的影响机理,从机理方面对花岗岩热破裂现象加以解释,完善了 HDR热致裂渗透理论。（2）从冷却和静置过程中岩体热物理特性角度出发。首先研究了冷却过程中浸水冷却高度、表观温度、热冲击速率的变化规律,指出热冲击速率是导致岩体产生热破裂现象的主要因素,并确定了遇水冷却后岩体出现热破裂的具体时间;发现了组合冷却下会出现表观温度异常和浸水面上移现象,由此推断出自然降温与遇水冷却区域间存在一个裂隙密集带。然后开展了静置过程中岩体物理、力学、声学特性研究,提出时效性会对试验结果测量的准确性产生影响。（3）从冷却后岩体整体角度出发,研究了不同高温冷却条件下岩体物理、力学、声学、热学特性变化规律,分析了各特性对岩体热破裂程度的敏感性,建立了力学-声学特性、声学-热学特性间关系,提出了利用声学手段对岩体力学特性、热学特性进行预测的方法。（4）从冷却后岩体裂隙角度出发,研制了一种新型三维粗糙度轮廓测试仪,验证了其准确性。基于自制粗糙度轮廓测试仪,设计了高温冷却处理后岩体劈裂面粗糙度测量方案,分析了不同高温冷却条件对岩体劈裂面粗糙程度的影响,建立了抗拉强度与粗糙度特性间关系,提出了从力学角度推断裂隙粗糙程度的新方法。（5）以试验实测数据为依据,结合Excel、制图、Comsol软件,建立了带有上、下岩层的基质和随机裂隙双渗透率增强型地热系统（Enhanced Geothermal System,EGS）热采模型。从热采条件和基质、裂隙参数等方面对EGS产能、储层温度场、应变场,位移场变化规律进行模拟与分析,指出产能、温度场、位移场、应变场间相互影响和制约,在提高产能的同时应考虑储层沉降、收缩对采热寿命和微地震等地质灾害的影响。该论文有图92幅,表14个,参考文献258篇。