水岩化学作用不仅导致化学元素在岩石与水之间重新分配，而且导致岩石微观结构的改变，这两者的变化都将导致岩石力学性质的改变。对这一变化的研究应从力学、物理学和化学3个角度进行研究。
1978年，Wiederhorn、Swanson等开始研究pH值对玻璃裂隙扩展的影响。Atkinson等则通过试验研究了HCl、NaOH溶液对石英的裂隙扩展速率、应力强度因子和应力强度系数的影响，发现环境中OH－浓度的增加会加速裂隙的扩展，流体化学成分对裂隙扩展速率和应力腐蚀速率具控制作用，应力强度因子与远场应力、特征裂隙长度等之间存在着定量关系。Michalske等把Si－O－Si键的应力腐蚀解释为由离子水和分子水两者共同造成，玻璃的应力腐蚀作用由于水与Si－O键分子之间的相互作用造成。但是，离子水还是分子水是硅酸盐玻璃临界断裂的关键因素仍存在争论。例如，Freiman认为水分子中的氢核和电子促进了裂隙尖端Si－O－Si键的水解，而Atkinson等发现改变OH－的活度能明显改变水环境中石英的裂隙扩展速率。由此可见，环境的化学活性可能是控制化学作用对断裂扩展的关键因素。然而，地壳岩石常是多相集合体，长石、云母、辉石、角闪石和橄榄石等矿物比石英复杂得多，确定每种岩石或矿物的强度腐蚀中哪些是其关键因素是一项迫切而艰巨的工作。水化学溶解作用对岩石裂隙扩展作用的影响因素较多，如环境湿度、温度及压力等。这种作用导致砂岩有从脆性向延性转化的趋势；砂岩力学参数降低，并且，砂岩力学参数的劣化程度与其物理化学参数之间存在密切的关系，试样的孔隙率或纵波波速变化越大，或溶出的离子浓度越多，其力学参数的降低程度越大。
离子交换作用对改变裂隙尖端溶液的化学性质起着重要作用。对于水－玻璃系统，氢离子与碱离子的交换甚至在室温条件下就会迅速进行，在裂隙尖端产生一基本溶液，由于受裂隙尖端处溶液空间的限制，pH值会迅速提高，一旦pH>9，二氧化硅晶络就会与溶液起化学反应。这些离子的交换作用对于临界断裂扩展具有重要作用，其作用强度取决于裂隙尖端处溶液与外界环境扩散交换的难易程度。两相物质之间的作用模式将由外界环境与裂隙尖端处溶液物质及裂隙尖端附近固体介质的化学性质之间的相互作用所控制。
水岩反应的实验研究在20世纪70年代以后发展较快，到80年代初开始出现开放系统、流动条件下的水岩反应实验，在此之前其实验都是在封闭体系和静态条件下完成的。为了研究自然界中水岩反应对岩石的宏观力学效应，采取在常温常压及不同循环流速条件下，对在不同化学性质的水化学溶液作用下花岗岩、砂岩和灰岩进行了单轴抗压强度实验，取得了这些岩石的单轴抗压强度随水溶液性质及循环速率的定量结果。水对受力岩石的力学效应是与水岩化学作用密切相关的，岩石强度软化与水岩化学反应强度成正比。影响水岩化学作用的岩石力学效应的主要因素有：水溶液循环速率、岩石的矿物成分、岩石的结构或均匀性和水溶液的化学性质。流速也会控制水岩相互作用中岩石的溶解速率，已有实验发现玻璃的溶解率随流速的增加而增大，且流速有利于平衡矿物组合的形成，甚至通过控制流速可增加反应速率，能在低温水溶液－岩石系统中达到稳定的矿物平衡。
力学与化学作用是地球内部最主要的动力学作用，岩石所承受应力与周围流体压力之间存在的应力差所产生的化学势差是应力作用下溶解反应的驱动力。通过开放流动体系的水溶液－岩石反应动力学实验和水溶液－岩石界面地球化学及表面特性实验研究表明自然界面在化学上的定向性和不均匀性及矿物表面和整体之间在化学和物理上的差异性。一些研究指出，许多岩石现象的出现是由于力学－化学耦合引起矿物局部在分配或溶解过程的局域化或化学损伤而形成的。水岩系统在力学与化学的耦合作用下发生的结构变形及地下水成分迁移等行为极大的影响了地下工程的长期稳定性及相关水环境的演化规律。应力作用下岩石与水的溶解反应过程包括岩石固相颗粒的溶解以及溶解后液相物质的迁移，岩石中物质在化学势的推动下发生溶解，使岩石表面形貌发生改变，岩石内部的应力分布因此进行重新调整，会影响后续化学势的分布，使水岩溶解反应的位置也相应发生变化。水岩反应界面的实时变化，在应力作用下发生化学反应的位置是随时间和空间变化的，这些部位或增大或减小，由此引起的化学势差也发生变化。对于动力学反应而言，化学势大小决定了反应速率。因而，反应速率也是随时间和空间变化的。因此，应力作用下的水岩相互作用是一个实时反馈、因循反复的过程。
地球化学动力学的研究也获得了长足进展，积累了许多矿物－水系统的动力学数据，确定了不少多相反应的速率定律。这些在实验室取得的测定矿物－水反应速率的许多进展，使野外就地反应动力学的定量预测成为可能。然而，如何在实验室反应器皿的尺度到单个岩石或土壤露头，再到地形、气候区域尺度之间架起一座桥梁仍面临着严峻的挑战。目前，在水岩化学作用的研究中所建立的地球化学动力学理论主要和表面作用有关，深入探讨水化学作用对岩体的力学效应必须对岩石矿物的微观反应有一定的了解，这是深入研究的主要内容和前提条件。确定地壳中哪些是影响水岩化学作用对岩体的力学效应的重要元素或物质成分，以及岩土流变问题的化学解释，都是重要研究内容和研究方向。
