我国地热资源储量丰富,开发利用地热资源意义重大。高效致裂干热岩储层形成增强型地热系统一直是重点和难点。传统水力压裂是一种常见的有效手段,然而其在技术上仍然存在耗水量大、起裂部位不确定等局限。因此,研究激光致裂干热岩的新型热裂技术对于促进地热资源开发利用,具有重要的指导意义。以花岗岩为研究对象,分析了激光照射后的花岗岩温度、温度梯度及热裂效能随照射参数的变化规律,以及花岗岩在不同激光功率、不同光束直径、不同光束移动速度照射下的开口孔隙率及岩样表面裂隙形态特征。通过超声波检测仪和万能试验机测试了激光照射后的花岗岩的超声特性及力学性能。运用3D-XRM显微成像系统对花岗岩内部裂隙进行重构,分析经激光照射后岩体裂隙分布规律。得出以下主要结论:(1)采用控制变量法分别研究激光功率、光束直径以及光束移动速度对花岗岩温度场、比能及热裂效能、开口孔隙率、岩样表面裂隙分布等的影响规律。研究结果表明随着激光功率的增大,岩样高温区域增大,比能及热裂效能减小,切槽更深更宽,表面裂纹密度和开口孔隙率增大;光束直径越大,岩样表面温度越低,比能及热裂效能越大,切槽宽度增大、深度减小,表面裂纹密度和开口孔隙率减小;光束移动速度加快,岩样表面高温区域减小,比能降低、热裂效能增大,切槽深度和宽度均减小,表面裂纹密度降低、开口孔隙率降低。(2)超声特性检测表明,激光功率越大、光束直径及移动速度越小时,岩样接收波的波速及首波声幅越低,脉冲信号的首波波形越平缓,第一以及第二周期的波形畸变程度越大,且高频部分比低频部分衰减程度越严重,导致接收信号的高频端向低频端漂移。基于以上四个声学参数的测试结果,判断较大的激光功率、较小的光束直径及移动速度照射花岗岩产生的热损伤最大,内部裂隙更多。(3)XRD和XRF检测表明,岩样照射产生熔融物的石英含量升高,同时其衍射强度降低、衍射角度变宽,说明岩石的结构从晶态向非晶态转变,岩样失去了承载能力,单轴压缩结果进一步验证该结论。随着激光功率增大、光束直径及移动速度的减小,岩样应力-应变曲线直线段斜率降低,岩样的弹性模量和峰值应力相应减小、轴向应变逐渐增大。(4)3D-XRM重构的内部结构发现,激光照射后的岩样内部裂纹密度较大,裂隙整体向激光束移动的反方向延伸,且分布相对较均匀;激光切缝剖面宽度从上到下逐渐减小并形成U形切槽。本文共有69幅图,8个表,102篇参考文献。