赋存于自然界中的岩体同时受到地下水渗透、侵蚀与环境温度以及围岩应力(THMC)等多因素的耦合作用,研究多场耦合环境下岩体宏观物理力学特征是边坡、坝基、硐室、核废料地下处置库、地下能源储存库等地下工程中最基础性的研究课题之一,具有十分重要的科学研究意义。而地下水是一种复杂的化学溶液,通常含有多种离子组分,并且具有一定的酸碱度,它与岩土介质之间的水岩作用使得岩石组成矿物发生化学反应,微细观结构发生改变,从而影响岩石的孔隙大小以及宏观物理力学特性。因此,研究不同水化学溶液侵蚀过程中,岩石孔隙结构变化以及在应力-化学-渗透耦合过程中岩石的变形特征对于岩体工程长期稳定性评价以及环境工程中的污染物处置均具有重要的理论意义与应用价值。本文以龙游红砂岩为研究对象,着重对不同水化学溶液侵蚀过程中砂岩的微细观结构、矿物组成以及孔隙结构等的变化进行了定性分析和定量测试；然后从水岩作用的化学本质出发,建立了基于矿物溶解、迁移、吸附等物理化学作用的岩石矿物溶蚀量及孔隙度动态演化数学模型,并进行了相应的数值计算；同时开展了不同水化学溶液侵蚀过程中的砂岩单轴蠕变试验以及不同水化学溶液渗透压作用下的砂岩三轴蠕变试验,得到了砂岩在不同耦合环境作用下的变形时效性规律,获得了应力-渗透-化学(MHC)三场耦合环境下的砂岩变形规律,并建立出了相应的蠕变模型。论文的主要内容如下：1、通过开展不同水化学环境下的砂岩侵蚀试验,分别对砂岩侵蚀前后的微观结构、矿物组成、元素含量以及侵蚀过程中砂岩试件的孔隙度、水化学溶液的pH值进行了试验分析和测试,得出不同水化学溶液侵蚀前后砂岩微细观结构的变化特征以及砂岩试件孔隙度随侵蚀时间的变化规律。2、从水岩作用的化学本质出发,通过试验及理论分析,得出砂岩组成矿物在不同侵蚀溶液作用下发生的主要化学反应,并基于化学动力学理论和溶质迁移理论,建立了反应-扩散模型；在此基础上,以侵蚀试验为例,对砂岩矿物析出主要离子浓度随时问变化以及砂岩孔隙度的动态演化过程进行了数值模拟,计算结果与试验结果吻合较好。3、采用自行研制的“一种应力-水流-化学耦合岩石单轴压缩蠕变仪”分别开展了不同水化学溶液对岩石的蠕变影响试验以及化学-水流耦合作用下的岩石单轴压缩蠕变试验。试验发现水化学溶液可使蠕变稳定后的岩石变形进一步增加,并且不同的化学溶液,对岩石变形的影响程度不同；同时对化学-水流耦合作用下岩石单轴蠕变变形规律以及蠕变效应对岩石微细观结构的影响进行了理论分析和解释。4、采用自行研制的“化学渗透与蠕变耦合作用下岩石孔隙度实时测试装置”开展了不同化学溶液渗透压下砂岩三轴蠕变试验,并对蠕变过程中砂岩试件的孔隙度、渗透率进行了测定,得出相同应力、不同水化学环境下砂岩试件的蠕变变形规律以及渗透特性的演化特征；通过对蠕变后砂岩试件的SEM观察,分析了化学渗透压下的蠕变效应对岩石微细观结构变化的影响。5、不同化学渗透压作用下砂岩三轴蠕变试验结果表明,在低应力水平下,砂岩蠕变变形表现出明显的粘弹性特征,所以选用广义开尔文元件组合模型作为化学渗透压下砂岩三轴蠕变本构模型；采用基于模式搜索的最小二乘法对蠕变模型中的参数进行了识别,结果表明,同种应力水平、不同水化学环境下的蠕变模型参数相差较大；在此基础上,以溶液pH值和试件初始孔隙度为影响因素,建立了蠕变参数非线性模型,并对不同初始孔隙度与不同溶液pH值下的蠕变规律进行了预测和分析。