在地下工程实践中,施工流体常携带驱动压力侵入地下岩层,而原位地层水多具高盐度特征。二者的协同作用(驱动压力与盐度梯度)对页岩渗吸行为产生显著影响,且工程流体与地层流体的物化不配伍性易诱发黏土矿物结构改变,进而弱化岩体力学强度。针对上述问题,本研究以贵州省黔北地区龙马溪组页岩为对象,通过物理特征分析与多条件渗吸实验,定量揭示渗吸动态规律,明确各影响因素的相关系数。基于此,构建多因素耦合渗吸模型,突破传统Handy模型对复杂工程条件的简化局限。最后,设计低矿化度水浸泡实验(0~50天),结合单轴抗压强度测试与Abaqus有限元仿真,定量表征水化时间对力学性能的劣化规律;数值模拟进一步揭示水化损伤的影响机制,以探究水化作用过程中岩石结构的破坏机理。取得了如下认识: (1)通过渗吸实验与理论分析揭示了页岩储层渗吸规律及其关键影响因素。结果表明,渗透压、驱动压力和初始含水饱和度对渗吸过程存在差异化影响:渗透压对渗吸体积起主导作用(相关系数0.589),其通过黏土矿物的半透膜效应增强水分子向高盐地层的扩散;驱动压力通过外压场与毛细管力的协同作用,在渗吸扩散阶段加速压裂液运移(相关系数0.583);初始含水饱和度则因占据孔隙空间和削弱毛细管力梯度,显著抑制渗吸速率与最终体积(相关系数0.093)。三者在渗吸不同阶段呈现动态作用机制,其中渗透压对渗吸效率的提升最为显著。 (2)本研究提出的修正模型在传统Handy模型基础上引入渗透压、驱动压力及初始含水饱和度等关键参数,构建了多因素耦合模型,显著提升了页岩渗吸行为的预测精度。实验验证表明,该模型在渗吸扩散与转化阶段与实验数据高度吻合,尤其在毛细管力主导的渗吸过程中优势突出(平衡阶段的偏差主要源于实验室边界条件限制)。相较于Handy模型(忽略初始含水饱和度与驱动压力导致系统偏差)和Benavente模型(理想化孔隙参数高估渗吸能力),修正模型有效解决了传统模型的局限性,能更真实反映无限边界储层条件下的渗吸规律。 (3)本研究揭示了水化作用对页岩力学性能的动态影响规律:随着水化时间延长,页岩峰值强度和弹性模量持续衰减,破坏模式由脆性剪切破裂逐渐转变为塑性变形。短期内(<50天),水分子快速侵入微裂隙,促使脆性破裂主导;长期作用后,黏土矿物膨胀与胶结物溶解效应凸显,强度衰减速率在50天后显著趋缓(此时强度为干燥状态的69.2%),标志着水-岩化学力学平衡临界点的出现。该临界周期为地下工程稳定性评估提供了关键参数,需重点控制该时段内的岩体强度演化以优化工程设计。 (4)有限元分析结果显示,水化作用致使岩石的内聚力降低,进而削弱了岩土体的力学强度。其原因主要是水能够渗入岩土体的矿物结晶格架之中,由此促使岩石结构在微观、细观以及宏观等不同层面发生改变。微观尺度上,水分子侵入矿物晶格间隙或吸附于可溶性矿物表面,导致晶界结合力衰减及矿物颗粒的承载效率降低;细观尺度上,孔隙液膜在黏土矿物表面形成的双电层结构诱发膨胀压力,促使微裂隙网络扩展与孔隙连通性增强;宏观尺度则表现为内聚力的系统性下降与摩擦角的弱化,最终导致岩体整体强度劣化。这种多层级损伤机制表明,水化弱化效应本质上是化学作用与力学响应的耦合结果。