巖土介質(zhì)均含有多種組份，通常具有帶電性。在溫度變化、化學(xué)作用、物理擾動(dòng)等環(huán)境荷載作用下，這類介質(zhì)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的化學(xué)-力學(xué)耦合效應(yīng)以及復(fù)雜的工程力學(xué)行為，有效模擬這些復(fù)雜效應(yīng)與行為是解決許多重大科學(xué)和工程問題所面臨的關(guān)鍵難題之一。在發(fā)生物理化學(xué)作用的情況下，傳統(tǒng)THMC理論在描述巖土介質(zhì)的行為特性時(shí)存在明顯局限性。主要表現(xiàn)在：1）無法有效描述多相流動(dòng)和多組分?jǐn)U散；2）無法定義低含水量下孔隙水壓力；3）無法描述水膜流動(dòng)；4）無法準(zhǔn)確定義有效應(yīng)力或顆粒間應(yīng)力；5）無法解釋某些巖土介質(zhì)的水弱化現(xiàn)象；6）無法有效表述相變條件；7）無法有效描述凍脹現(xiàn)象；8）無法解釋深部地層的超孔壓現(xiàn)象。 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)學(xué)習(xí)所學(xué)習(xí)員韋昌富基于多孔介質(zhì)混合物理論與經(jīng)典Gibbs 熱動(dòng)力學(xué)，建立了巖土介質(zhì)化學(xué)-力學(xué)耦合的新理論，并提出組份電化學(xué)勢(shì)的一般表達(dá)式以及能考慮土顆粒間電化學(xué)作用的有效應(yīng)力公式。該理論首次將微觀化學(xué)過程及其效應(yīng)納入到了連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論范疇，實(shí)現(xiàn)了在統(tǒng)一框架上對(duì)熱傳導(dǎo)、變形、液體流動(dòng)（包括Darcy流、微細(xì)觀流動(dòng)和水膜流動(dòng)）、物質(zhì)擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)、壓力溶解、相變等多種物理-化學(xué)耦合過程的理論描述；亦即，理論上統(tǒng)一了巖土介質(zhì)中溫度-水力學(xué)-力學(xué)-化學(xué)等物理化學(xué)場(chǎng)，有效解決了傳統(tǒng)理論無法描述的問題。該學(xué)習(xí)成果以封面報(bào)道的形式發(fā)表在國(guó)際雜志Vadose Zone Journal上。 目前，該理論已經(jīng)得到了以下應(yīng)用：闡明了地表非飽和土層孔壓的分布規(guī)律，指出傳感器測(cè)量到的孔壓與真實(shí)孔壓不同，并提出了考慮物理化學(xué)作用力的粒間應(yīng)力表達(dá)式；給出了嚴(yán)格孔隙水凍-融條件，即廣義的Clapeyron方程；凍土土水特征關(guān)系測(cè)試中存在的陷阱問題，結(jié)果表明溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果有重要的影響，發(fā)展新的測(cè)試方法是當(dāng)務(wù)之急。 上述工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)（51239010）及面上等項(xiàng)目（41572293，11372078）的資助。 論文信息：Changfu Wei， A theoretical framework for modeling the chemomechanical behavior of unsaturated soils， Vadose Zone Journal， 2014， 31(9): 1-21. doi:10.2136/vzj2013.07.0132.
