深部资源开采中的软岩巷道遇水大变形产生破坏塌方，其本质是软岩中粘土矿物和水分子相互作用后，产生显著的膨胀性大变形。本文利用第一性原理计算方法，将软岩膨胀大变形概化为粘土矿物中的各种组分原子和水分子之间的相互作用模型。通过对粘土矿物微观电子结构等的研究深入了解了粘土矿物物理化学性质。总结了杂质在高岭石内部存在的掺杂机制，分析了杂质的形成能和电子跃迁能级等物理量，揭示了杂质对粘土矿物分子结构，电荷密度等物理化学性质的影响。最后对软岩粘土矿物与水相互作用的微观机理研究，结果表明粘土矿物吸附水前后各种能量等物理、化学信息的变化是引发软岩性能改变的内在因素，从而导致了一系列的深部软岩巷道大变形问题。本项目的研究结果为解决矿井大变形问题、深部矿井设计工程等一系列软岩工程力学问题提供了重要理论基础并具有较大的指导作用。