明确热应力和天然裂缝影响下的干热岩储层水力裂缝扩展机制对有效指导水力压裂施工设计和高效开发地热能具有积极意义。首先应用自主研发的高温真三轴水力压裂物理模拟实验系统开展花岗岩试样高温真三轴水力压裂实验,分析温度变化对花岗岩损伤破裂的影响。然后基于连续–非连续单元法建立一套场区尺度的三维热–流–固耦合裂缝扩展模拟方法,并通过三维裂缝扩展理论模型和高温水力压裂实验验证准确性。随后通过开展干热岩储层水力压裂数值模拟分析热应力和天然裂缝发育对干热岩水力裂缝扩展的影响规律。结果表明:注入冷水产生的诱导热应力可以降低储层岩石破裂压力和裂缝延伸压力、增加裂缝宽度和减小裂缝长度。随着岩样温度的升高,诱导热应力明显增强,物理模型实验和数值模拟中的岩石破裂压力均明显降低。考虑诱导热应力影响时,即使在较大水平地应力差和逼近角情况下水力裂缝也可以激活天然裂缝。相比不含天然裂缝的干热岩储层,含200条随机分布天然裂缝的储层改造体积增大63.8%。随着储层热膨胀系数增加,热应力的影响愈发显著,甚至在垂直主裂缝面方向产生次级裂缝,储层改造体积明显增大。