非饱和土是一种三相、多组份孔隙材料。在环境荷载(如外力作用、雨水入渗、污染物扩散、温度变化、蒸发、蒸腾等)作用下，土中各相(特别是孔隙水)组份的类型及含量(或浓度)会发生变化，由于孔隙水与土颗粒之间存在复杂的物理化学作用，其组份类型及浓度的变化会引起土骨架粒间力发生变化，同时也使得孔隙水压力发生变化，最终影响到土的宏观力学行为及特性。在分析非饱和土力学行为时，传统上我们仅考虑土的多相性，而往往忽略其多组份特征。这种做法的一个直接后果是，土的各种物理力学特性均被表示为孔隙水饱和度的函数，而与孔隙水的浓度和组份无关！毫无疑问，这种考虑问题的方法和思路是有明显的局限性的。无数实验与原位监测结果表明，非饱和土的物理力学特性不仅与饱和度有关，同时还取决于孔隙水的组份和浓度。本报告针对非饱和土的多相、多组份特性，基于第一原理(质量和能量、线动量和角平衡、热动力学第二定律等)，首先阐明自由能、孔隙水势、基质势、孔隙水压力、渗透压等概念，并进行相关的数学表征，并推导出孔隙水各组份电化学势的一般表达式；根据多相土的平衡条件，推导出孔隙水压力各组成部分(渗透、毛细、吸附等)以及非饱和土有效应力公式的数学表达式；基于目前已有的实验数据，对所提出的有效应力公式进行验证；然后，利用所建立的理论，来阐明各种复杂未解的土力学现象，包括：初始水头、毛细缘现象、吸附与毛细作用、渗透压(包括Donnan渗透压)、深部孔压异常、土中水膜流动、膨胀与收缩等；最后，在阐明土中孔隙水压力概念的基础上，提出在全域含水量范围内非饱和土孔压的测试方法。本报告将阐明非饱和土力学中的一些重要但传统上认识模糊的基本概念，并重点介绍如何在连续介质力学理论框架上实现对微观的化学过程(相变、化学反应等)的理论描述。本报告将从一个全新的视角来探讨非饱和土力学问题，为学科发展提供一个可能的新增长点的同时，为模拟、分析在复杂的环境荷载作用下非饱和土的宏观力学特性与行为提供一条全新的理论途径。