大量得科学研究及工程实践表面，细粒土的微细观粒间力是决定其宏观力学-水力学特性的关键因素，由于太沙基有效应力原理忽略了粒间力的影响，因此在多场耦合作用情况下，应用太沙基有效应力原里存在极大的局限性。针对这一问题进行了一系列的研究，揭示了粒间力影响细粒土力学-水力学的机制。

(1) 揭示了孔隙溶液对粘土变形特性的影响机制

粒间作用力是控制土体强度和压缩特性的重要参量，但由于黏土中矿物颗粒与孔隙水间存在复杂的物理化学作用，其粒间应力及其变化规律一直无法确定。通过对泥浆重塑样在不同水化学条件下一维侧限压缩试验，探讨不同浓度的NaCl溶液对饱和黏土压缩过程的影响。结果表明，同一级固结应力作用下，随替换溶液浓度的增加渗透固结变形量增大；对于相同浓度的孔隙溶液，固结应力越大，相应的渗透固结变形量越小。分析认为，饱和岩土介质中的孔隙水压力在微观层次上的分布存在差异，即土体真实的孔隙水压力不等于平衡溶液的孔隙水压力，二者的差值可用广义渗透压力进行表征。当电解质溶液渗入后，孔隙盐溶液浓度增加将抑制颗粒间扩散双电层的发育，进而使得双电层重叠的程度减弱，拆散压力显著降低，导致土中真实的孔隙水压力减小，土骨架（粒间）应力增大。基于上述原因，致使扁平颗粒间的相对位置通过滑移、滚动或转动得到重新调整，向垂直于粒间应力作用方向排列，即产生渗透固结变形。此外，替换溶液浓度越高，粒间应力增大越显著，相应的渗透固结变形量也将越大。

                      饱和土样结构单元及内部孔隙水压力示意图         

          饱和土平均粒间物理化学应力等效换算示意图

   根据太沙基有效应力原理（土体的变形受控于粒间应力的变化），提出了一种利用渗透固结变形来计算平均粒间应力的方法，可由下式计算

在此基础上确立了粒间应力（或广义渗透压力）相对变化量与浓度和孔隙比之间的定量关系。提供了一种简单有效的确定饱和黏土粒间应力的方法，为今后校正和验证多场耦合下土本构理论模型奠定基础。

(2) 揭示了孔隙溶液变化对黏土渗透性的影响机制

    土体渗透性是工程设计和施工过程中的重要控制参量，但由于土中矿物颗粒与孔隙水存在复杂的物理化学作用，目前水化学环境下其渗透性的变化规律及作用机理仍存在较大争议。以主要黏土矿物成分为高岭石的高液限黏土作为研究对象，以NaCl溶液为代表，利用改进的渗透仪，开展室内变水头试验测试，系统地研究了孔隙水浓度变化对黏土渗透性的影响规律。不同干密度试样的渗透性随浓度增加展现出较大的差异；逆转渗流方向，试样渗透系数发生突变；孔隙盐溶液浓度周期性变化，试样渗透性不可逆。基于核磁共振（NMR）分析技术，测试了土体内部孔隙结构分布随孔隙盐溶液浓度的变化。从细粒迁移产生的孔隙堵塞效应和组构改变引起的孔隙封闭效应两个方面，解释了孔隙盐溶液浓度变化对黏土渗透性的影响。

饱和土样微观结构变化示意图

(3) 揭示了化学作用影响下膨胀土的压缩性及微观孔隙结构特性

    研究表明，微观孔隙结构特征直接控制膨胀性土的物理力学行为，孔隙溶液浓度及组份改变会影响膨胀土颗粒间作用力，改变微观孔隙结构，从而影响土体的变形特性。采用一维压缩试验研究了不同NaCl溶液浓度下膨胀土的压缩特性，随着渗透吸力的增加会导致固结屈服应力增加，但是压缩性参数基本不受影响。另外，化学作用会导致渗透系数增加，当压力超过一定程度后渗透吸力的影响减弱。

不同渗透吸力下的一维压缩曲线

盐溶液加入试样后，产生化学固结使孔隙比减小，导致渗透系数减小，而土样内部微观孔隙结构由单峰分布转变为双峰分布，会导致渗透系数增加。孔隙流体的高盐度或低介电常数会引起黏土颗粒集聚体的收缩，从而减少集聚体内的孔隙体积并增加集聚体间的孔隙体积。因此，化学作用对渗透性的影响受密实度和微观孔隙结构变化耦合作用控制。

不同浓度试样的孔径分布