液氮压裂作为一种前沿的绿色环保的新型无水压裂技术,对缓解我国能源压力和保护生态环境可能具有重大意义。为探索液氮压裂无水压裂技术,需要明确液氮超低温作用下砂岩力学性质的变化规律,研究液氮超低温作用后中岩石的损伤和破坏机理。本文进行了单轴压缩实验、巴西劈裂实验、声发射实验、DIC实验、SEM实验,探究了常温和液氮超低温作用后不同含水条件砂岩力学性质的变化规律以及其变化的原因,得到以下结论:液氮超低温作用后,砂岩试件抗压强度、弹性模量、抗拉强度随砂岩含水饱和度的增加呈现先缓慢增加后增大再减小的趋势,且含水饱和度40%时出现最大值,泊松比则是先增大后增势减小再增大并整体呈增大趋势。声发射特征分析显示,液氮超低温作用使得砂岩内部损伤随含水饱和度增加而先减小再增大。数字图像相关法和扫描电镜实验显示了液氮超低温作用对不同含水条件的砂岩试件产生微观结构破坏和结构损伤变形,含水饱和度80%时观察到大量微裂纹损伤、孔隙结构破坏以及砂岩颗粒和胶结物破坏,微观结构破坏最大,且拉伸压缩区域带带宽最大,不可恢复的损伤变形最大,其次是干燥砂岩试件,含水饱和度40%的微观结构破坏和结构损伤变形最小。