问题——在隧道、地下洞室、坝基以及深埋处置设施等工程环境中，围岩常处于“非饱和”状态：孔隙并未被水完全充满，但变形与开裂可能提前出现。长期以来，一些评估方法更侧重饱和渗流或干燥条件下的强度，难以解释“水未饱和、岩已变软”的现象，进而在蠕变变形、寿命预测和安全裕度上产生偏差。如何在同一框架下描述非饱和水的力学作用与水—岩反应，成为地下工程风险治理的重要科学问题。 原因——研究团队从细观尺度切入，尝试把难以直接观测的孔隙水作用转化为可计算的量。传统有效应力主要围绕总应力与孔压关系建立，但在非饱和条件下，孔隙水引起的吸力、浮力及渗透涉及的效应并不等同于饱和孔压，难以直接套用。为此，团队提出广义有效应力理论，将吸力等因素纳入颗粒接触与力传递过程；同时考虑水膜作用下的矿物溶解与微量化学反应对颗粒黏结和界面强度的削弱，引入“应力腐蚀”机制，使岩石强度与变形不仅取决于外载，也受含水状态及其化学效应控制。该模型实现物理过程与化学过程耦合，可模拟试样从干燥到接近饱和过程中裂纹的萌生、扩展与贯通。 影响——为验证模型可靠性，研究人员对砂岩样品开展单轴压缩与时效变形观测，并结合高能X射线CT原位扫描，追踪颗粒位移、微裂隙演化和结构重排。结果显示，随饱和度升高，砂岩单轴抗压强度与弹性模量持续下降；稳态蠕变速率对饱和度更为敏感，饱和度每提高一个幅度，变形累积和破坏进程明显加快，蠕变破坏时间显著提前。试验曲线与数值模拟吻合度较高，说明模型能够较准确刻画非饱和水对岩体长期强度的“隐性削弱”。机理上，水分对岩体表现为三重叠加效应：其一，吸力变化改变颗粒接触条件，降低摩擦与抗剪能力，引发短期强度快速衰减；其二，长期水分迁移与渗透促使微裂纹在持续荷载下稳定扩展，放大蠕变累积；其三，水膜增厚与矿物溶解削弱界面黏结并诱发颗粒重排，易形成潜在滑移带，进而触发脆性贯通破坏。这些效应共同解释了非饱和围岩“外观平稳、内部加速老化”的工程现象。 对策——研究提示，地下工程稳定性评估不宜将非饱和区简单视为“稍微潮湿”的干岩条件，而应把饱和度变化与应力腐蚀作为关键控制变量：一是勘察与监测应加强围岩含水状态的动态识别，重点关注季节性补给和施工扰动引起的饱和度抬升及局部富水带形成；二是设计计算宜采用能够反映非饱和效应的本构与时间效应参数，对长周期服役结构开展分阶段校核，避免低估蠕变变形与裂隙扩展；三是施工与运维可通过排水降压、注浆封堵以及衬砌与支护优化等措施，抑制水分迁移与化学作用叠加带来的强度退化；四是在高安全等级场景（如深地处置与重要枢纽工程）中，应将“饱和度—蠕变寿命”关系纳入风险阈值管理，建立可追踪的预警指标体系。 前景——随着我国地下空间开发持续推进，重大工程不断向深部及复杂水文地质条件延伸，非饱和围岩的时效变形将更频繁地成为影响结构寿命的关键因素。业内人士认为，将细观机理模型与工程数值分析平台结合，有望提升对长期变形与延迟破坏的预测能力，并推动相关规范在参数取值、工况设置与安全系数分配上更精细。下一步仍需在不同岩性、温度及化学环境耦合条件下开展对比研究，形成可推广的数据库与工程化简化方法，为重大地下工程全寿命安全管理提供更可靠的科学依据。
这项研究的意义在于把微观机理转化为工程可用的预警思路。非饱和区的水分并非简单的“湿润”，而可能持续削弱岩石的长期强度。更早、更准确地识别此机制，有助于在设计与维护阶段采取针对性措施，提升地下工程的长期安全性。随着地下空间开发不断深入，这类基础研究将为重大工程决策提供更有力的支撑。