花岗岩分布广泛、强度高，是低温液化天然气（LNG）地下存储的理想介质。然而LNG形成的极端低温（-162℃）使得花岗岩岩体性质发生改变，影响储库安全。为了探究超低温下花岗岩力学特性，开展了-90℃～-165℃低温环境下干燥和饱和花岗岩单轴压缩试验、热膨胀测试以及微观观察。试验结果表明，当温度从-90℃降低到-165℃时，饱和花岗岩的抗压强度和弹性模量分别提高31.1%,24%，干燥状态花岗岩的弹性模量提高了12.8%，而抗压强度变化不明显。力学强度提升主要原因在于随着温度的降低，干燥花岗岩因为自身矿物结构低温收缩导致内部颗粒胶结作用增强；饱和花岗岩由于含有孔隙水，遇低温冻结成冰，使岩石空隙与裂纹黏结得更加紧密，岩石内部结构更为致密。通过试验数据建立了岩石线膨胀系数与温度的负相关经验关系式，嵌入到COMSOL的热-力耦合模型中，实现了低温LNG储库长期稳定性分析。随着运营年限增加和温度降低，岩石产生冻胀效应，岩层间发生挤压变形，导致地表出现隆起风险，同时这项研究也对地下岩体空间工程发展具有重要意义。

来源平台：岩土工程学报