高压射流广泛用于岩石破碎相关的采矿、钻井等领域,而超临界二氧化碳射流因为比水射流在破岩上更有优势,近年来受到广泛研究。实验结果表明,射流温度是影响超临界二氧化碳射流破岩的关键因素。但目前国内外关于射流温度影响破岩的机理尚未有系统研究,而且现有射流破岩理论不能充分解释以下问题:一是水射流破岩存在最优喷距,二是超临界二氧化碳射流破岩效果优于水射流。因此,有必要从温度对破岩应力影响的角度,进一步研究高压射流破岩机理,从而完善射流破岩理论,为射流能量在破岩中的高效利用提供依据。本文以热应力对破岩应力的影响为切入点,建立了射流破岩应力计算的数学物理模型,采用模拟研究与现有实验结果相互验证的方法,研究了超临界二氧化碳、水和氮气射流的流场和应力场,结合现有破岩理论确立了射流破坏力的评判准则,得到了流体性质、射流参数和岩石性质变化下破岩应力的变化规律,揭示了高压射流破岩中的热应力作用机理,分析了不同工况下热应力对最优破岩喷距的影响机制。模拟与室内射流破岩实验结果的对比研究发现,超临界二氧化碳和水射流都对岩石起升温作用,前者是由于人为地升高了射流温度,后者则由粘性发热产生。更大的热应力是超临界二氧化碳射流比水射流破岩效果好的原因。超临界二氧化碳射流温度或射流压差增加,破岩应力和破岩半径增加;弹性模量、泊松比或热膨胀系数增加,破岩应力和破岩半径增加。热应力是影响水射流破岩最优喷距的重要因素。水射流喷距增加,最大破岩应力先增加后减小;考虑动态破碎过程,最优喷距是由射流时间、岩石强度和射流压差共同决定的;与射流冲蚀铝合金的实验数据进行对比研究,结果表明热应力对岩石和金属的破坏趋势影响一致。结合钻井条件进行了拓展研究。地层温度条件下,超临界二氧化碳射流比氮气射流有更大的降温作用,而水射流对岩石起升温作用。相比水射流和氮气射流,超临界二氧化碳射流同时具有较低的湍流粘度和湍流发散率,因而它的有效破岩喷距更大;超临界二氧化碳射流下岩石具有更大的拉应力和剪应力,且随射流时间增加或岩石抗拉强度降低,其对比优势更大。针对二氧化碳跨临界射流模拟时的难以收敛问题,进行了一种误差1%以内的热容显式公式拟合。从钻井液粘度变化的角度,对水射流破岩进行了研究。水粘度增加,射流压力随喷距增加的衰减加快,岩石表面温度升高。粘度增加到0.01 Pa.s后,热应力在破岩中起主导作用,且引起射流破岩的有效喷距增加;最大拉应力随喷距增加而减小,不存在最优喷距。研究表明,在泵压受限情况下,相比增加射流压差,增加粘度对提高水射流破岩能力更加有效。本文建立了包含热应力的射流破岩应力模拟方法和破坏力判断准则,分析了不同工况下射流破岩中的热应力作用机理,为射流破岩技术的发展提供新的手段和理论基础。