近年来,我国煤炭开采范围及深度不断增加,逐步朝着深部化和大型化方向发展,工程岩石力学环境随之愈加复杂。泥质岩是煤系地层中分布最广的岩石类型之一,受其所含大量黏土矿物如高岭石、蒙脱石和伊利石等的影响,泥质岩对水分极其敏感,水分作用后易产生体积膨胀、碎胀扩容和强度降低等现象,进而诱发工程稳定性控制问题。软岩工程问题一直是煤矿安全高效生产和建设所面临的严峻挑战之一,目前对软岩工程问题的研究主要集中在大变形原因及特点和工程力学特性及支护方法等宏观方面,很难明晰软岩水化的微观本质机理。分子模拟已成为一种对微观机理进行强有力解释的计算模拟方法,在诸多研究领域已得到广泛应用。因此,关于黏土矿物水化机理的分子模拟研究也十分重要。本文的主要研究对象是软岩黏土矿物中的高岭石,研究着眼于分子层面黏土矿物水化的吸附扩散过程,揭示了温压、电场和掺杂对高岭石水化性质影响的微观机理,阐明了水分在高岭石表面的吸附扩散规律,为软岩水化工程问题的解决提供了微观理论基础。为阐明水分对泥质岩物性影响的微观机制,采用巨正则系综蒙特卡洛（GCMC）方法,得到不同温压、电场和掺杂作用下高岭石吸附水分子的吸附构型,应用分子动力学（MD）模拟方法并编写Perl程序对吸附构型进行动力学计算和分析,获得了温压、电场和掺杂对高岭石表面水化作用中吸附扩散及物理力学特性影响的演变规律,且对分子动力学过程进行了相应的动态时程分析。论文的主要工作和结论为以下三方面:（1）各吸附构型在动力学模拟过程中均达到了动态平衡,水分子更易吸附在高岭石的（001）面,易和表面羟基形成氢键;随着压力增大,体系密度和水分子纵向分布密度均增大,相互作用能呈对数关系递增,有利于氢键产生和水分子的吸附,水分子的扩散则变得困难,温度升高则正好相反;水分子和高岭石表面的相互作用能以氢键作用能为主;温度升高增大了水分子的位移和运动范围,水分子的运动表现为相邻环孔之间的跳跃。（2）电场极化作用会使水分子在高岭石表面的吸附形态呈有序的正倒“V”字型,远离高岭石表面羟基,向真空层中扩散。电场强度为1010 V/m时,受库仑作用力影响,水分子H-O-H键的夹角减小3°;水分子在高岭石表面扩散呈各向异性,X,Y方向扩散系数相近,且远大于Z方向,水分子更易在XY平面方向扩散。水分子的扩散系数随电场强度增加而增大,电场的正负方向对水分子的扩散系数的影响不大;水分子与高岭石的相互作用能以静电作用能和氢键作用能为主。施加电场后静电作用能和氢键作用能大幅降低,相互作用能与电场强度负相关。电场作用减弱了高岭石表面对水分子的束缚作用,有利于高岭石表面水分子的扩散;随电场强度增大水分子与高岭石表面氢键作用减弱,氢键数量减少,高岭石晶面亲水性降低。（3）在温度25℃和压力10 Mpa下,水分子在高岭石表面的吸附构象呈两层分布;吸附热介于1.899～2.128 k J/mol之间,远低于发生化学吸附的临界值42 k J/mol,高岭石与水分子间的相互作用为典型物理吸附;吸附能为负值,高岭石吸水后体系热力学稳定,吸附能数值和吸附量变化规律相似,均随压力增加呈对数关系递增,而掺杂作用使吸附量和吸附能均减小;吸附位为吸附过程中水分子在高岭石颗粒表面某一位置出现的频次;掺杂作用使高岭石水分子间相互作用增强,有利于水分子吸附。