在放射性废物处置库和隧道工程中，近场地下水环境极其复杂，多种化学成分的变化势必会打破软岩土体的长期稳定性，从而诱发一系列环境和工程地质问题。本文以泥质板岩为研究对象，配制不同类型水化学溶液，然后开展了侧向约束膨胀试验、XRD试验、核磁共振试验和SEM电镜扫描试验。首先，从多尺度层面上揭示了水化学环境下泥质板岩的膨胀演变机制。然后，探究了泥质板岩宏观膨胀特性与微观结构之间的内在关联。最后，基于实验数据和灰色理论，构建了非等步长GM(1,N)灰色预测模型。研究结果表明：（1）水‒岩物化反应主要通过孔隙变化、矿物溶解和离子交换影响泥质板岩膨胀过程的微观结构演变；（2）微观结构参数与膨胀率之间存在一定关联，孔隙体积和粘土矿物含量是影响软岩膨胀的主要因素；（3）模型验证结果表明，本文建立的不等步长GM(1,N)灰色预测模型能够较好预测软岩在不同水化学环境下的膨胀变化趋势。研究成果可为复杂水化学环境下软岩膨胀机制研究和膨胀问题处理提供参考。

泥质板岩；演化机制；预测模型