在高放废物地质处置和垃圾填埋场建设等众多环境工程领域,膨润土常作为阻隔材料,遭受到包括温度变化、湿度变化、化学侵蚀和力学荷载等综合作用的影响。在多种环境荷载下,膨润土的微观孔隙结构变化和孔隙水分布状态,以及宏观物理力学行为的试验研究和理论描述,是目前岩土工程领域迫切需要解决的问题。因此,本文以两种典型的膨润土（主要交换阳离子不同）为研究对象,开展一系列的微观分析试验和膨胀/压缩试验,试图明确复杂环境荷载下膨润土的变形特性,从微观角度分析膨润土的膨胀机制,并基于粒间应力概念描述膨润土的宏观力学行为。主要的研究成果如下:（1）采用MIP和SEM技术分析了压实膨润土的微观孔隙结构变化规律,发现微观孔隙结构呈双峰分布,压密和饱和作用均只影响大孔隙分布,而盐分影响大孔隙尺寸和小孔隙密度;钠基土的片状结构较薄且弯曲度大,钙基土的片状结构较厚且相对破碎。（2）采用XRD技术分析了压实膨润土在湿度和浓度变化下的层间水变化规律,发现随着湿度增加,钠基土的晶层间从0层水增加至2层水,而钙基土基本保持为2层水;在饱和状态,低密度下两种膨润土晶层间均为3层水,随着浓度增加,在低密度下晶层间距降低,高密度下晶层间距变化不大。（3）通过不同干密度下的膨胀力试验和不同压力下的膨胀变形试验,将饱和膨润土中的水区分为层间水、扩散层水和渗透水影响区域。采用T2分布曲线计算了3种类型水含量,发现随着压力增加,钠基土层间水含量增加,钙基土层间水含量降低,两种土的扩散层水和渗透水含量均降低;随着盐溶液浓度增加,膨润土中层间水含量变化较小,扩散层水和渗透水含量降低;随着温度增加总体上层间水含量降低、扩散层水和吸附水含量增加。（4）在e-lgσ’v半对数坐标下,两种膨润土的饱和孔隙比与压力均呈线性关系,并且直线斜率随着浓度增加而降低。随着温度和浓度升高膨胀力均降低,温度和浓度对钠基土的影响大于钙基土;化学浓度对膨胀变形的影响大于温度效应,钙基土可以更好的抵抗温度和化学弱化作用。温度对膨胀特性的影响受应力水平控制,在低压力下膨胀变形随温度增加而增加,而在高压力下膨胀变形降低。通过分析温度对土体水分分布状态的影响,发现温度驱动土体中不同类型孔隙水之间产生不同程度的转化,是引起膨胀特性变异的主要因素。（5）膨润土的压缩性主要受孔隙水化学浓度影响,温度效应并不显著。膨润土的温度体变行为受应力状态控制,处于超固结状态时表现为升温膨胀,随着浓度增加膨胀量减小直至转化为收缩;处于正常固结状态时表现为升温收缩,随着浓度增加收缩量增加;降温时均表现出膨胀行为。（6）根据饱和土的渗透压力和表面力势变化规律,推导了粒间应力公式,类比于传统的有效应力,粒间应力很好地描述了盐分作用下的体变行为。并通过分析膨胀力计算结果,揭示了压实膨润土中的膜效应和基本物性指标的变动性。