为研究富水板岩宏观膨胀过程与微细观演化的关联性,从湖北省竹溪县板岩膨胀性问题出发,通过侧向约束下的膨胀率试验及恒体积条件下的膨胀力试验,探究板岩膨胀的宏观变形规律;利用X射线衍射(XRD)试验来确定岩样矿物的类型,通过扫描电子显微镜(SEM)试验观察板岩吸水后的微观结构及形态变化,分析板岩吸水膨胀的内部因素及微观结构演化规律;通过核磁共振(NMR)试验,得到板岩的T2谱分布,探究板岩泥化膨胀过程的细观机制。研究结果表明:在富水环境下,板岩的膨胀率以及膨胀力前期增速比较大,随着时间的推移,膨胀速率趋缓,最终膨胀率趋于定值,而膨胀力达到最大值后,呈现微幅降低的过程;随着浸泡时间的延长,黏土矿物含量总体呈现递增趋势,溶液趋于弱碱性;天然板岩T2谱分布呈现双峰形状,且以小孔隙为主,遇水后呈现三峰分布,内部开始出现大孔隙,孔隙总体积表现为先增后减,在浸泡2h时孔隙体积最大;吸水后板岩矿物颗粒开始膨胀,引起颗粒体积增大,颗粒间接触力增大,在宏观上表现为应力、应变张量的增大,解释了板岩膨胀变形与膨胀力产生的内部缘由。黏土矿物的微量溶解,使得膨胀应力微减,解释了达到最大膨胀应力后的微降现象。以宏观-细观-微观尺度研究板岩的膨胀特性,以期建立板岩宏观膨胀过程与微细观结构之间的关系,可为膨胀岩膨胀机制研究提供理论支持。