土力學經過幾十年的研究，雖然取得了豐碩的成
果，但與其他力學學科相比，還沒有建立起一套堅實
的理論基礎，各種概念和方法之間缺少有機的聯繫。
熱力學是從研究熱和力等現像的關繫中發展起來的宏
觀唯像學理論，和自然科學的其他學科相比，它具有
一個非常顯著的特點即普適性。土是一種復雜的多相
多組分材料，用熱力學方法研究土力學，能夠提供更
加普遍的、範圍更大的用於建立本構方程的定理和方
法。以熱力學為基礎，基於多相孔隙介質理論對非飽
和土進行研究是一個具有挑戰性的研究方向。劉艷、
趙成剛、蔡國慶著的《理性土力學與熱力學》從新的
角度來解讀土力學理論，為廣大讀者展現了最前沿的
研究內容，對土力學的研究工作者具有重要的參考價
值，同時也為相關專業的研究生深入學習和了解土力
學理論提供了橋梁，有助於土力學理論的不斷發展和
完善。

序
前言
第1章 導言
1.1 熱力學的發展
1.2 熱力學在土力學中的應用
上篇 熱力學基礎理論
第2章 平衡態熱力學基礎
2.1 熱力學繫統與過程
2.1.1 繫統與環境
2.1.2 繫統的描述
2.1.3 準靜態過程
2.1.4 可逆過程與不可逆過程
2.2 溫度與熱力學第零定律
2.3 能量守恆與熱力學**定律
2.3.1 功與熱
2.3.2 內能
2.3.3 熱力學**定律
2.4 熱力學第二定律與熵
2.4.1 熱力學第二定律
2.4.2 熵
2.5 熱力學的狀態函數
2.5.1 焓
2.5.2 Helmholtz自由能
2.5.3 Gibbs自由能
2.5.4 Legendre變換
2.6 運動學基礎
2.6.1 兩種描述方法
2.6.2 速度
2.6.3 物質導數
2.7 平衡方程
2.7.1 一般方程
2.7.2 質量守恆方程
2.7.3 動量守恆方程
2.7.4 能量守恆方程
2.7.5 熵的守恆方程
2.8 本章小結
第3章 非平衡態熱力學基礎
3.1 熱力學發展的三個階段
3.2 線性非平衡態熱力學理論
3.2.1 局部平衡假設
3.2.2 基本方程和熵增表達式
3.2.3 唯像定律
3.2.4 線性非平衡態熱力學的應用
3.3 經典非平衡態熱力學的發展
3.3.1 廣延非平衡態熱力學
3.3.2 理性熱力學
3.3.3 內變量熱力學
3.3.4 非線性非平衡態熱力學與耗散結構
3.4 *大耗散率原理
3.4.1 耗散函數和耗散勢
3.4.2 熱力學極值定理
3.4.3 正交條件
3.5 本章小結
第4章 內變量熱力學理論建立本構方程的基本思想
4.1 內變量熱力學理論簡介
4.1.1 內變量
4.1.2 局部伴隨狀態
4.1.3 熱力學第二定律對本構方程的限制
4.2 彈性本構理論
4.3 屈服面的確定
4.3.1 廣義耗散應力
4.3.2 耗散空間中的屈服面
4.3.3 真實應力空間中的屈服面
4.4 本構方程
4.5 內變量理論建立材料方程舉例
4.5.1 算例1
4.5.2 算例2
4.6 本章小結
第5章 多孔介質理論
5.1 混合物理論
5.1.1 混合物理論的發展
5.1.2 復合混合物理論
5.2 平均化方法
5.2.1 表征體元
5.2.2 平均體積和平均面積
5.2.3 平均化算子
5.2.4 平均化定理
5.2.5 宏觀量的獲取
5.2.6 一般方程的平均化
5.3 多孔介質的宏觀平衡方程
5.3.1 質量平衡方程
5.3.2 動量平衡方程
5.3.3 能量平衡方程
5.3.4 熵平衡方程
5.4 本章小結
下篇 理性土力學
第6章 土的基本方程
6.1 平衡方程
6.1.1 質量平衡方程
6.1.2 線動量平衡方程
6.1.3 能量平衡方程
6.1.4 熵平衡方程
6.2 本構假定
6.3 熱動力學第二定律約束
6.4 平衡狀態的限制
6.5 近平衡態過程
6.5.1 耦合理論框架的建立
6.5.2 線性假設
6.5.3 非線性關繫
6.6 本章小結
第7章 土力學理論的熱力學基礎
7.1 非飽和土變形功的表達式
7.2 有效應力原理
7.2.1 飽和土的有效應力原理
7.2.2 非飽和土有效應力的發展
7.2.3 從功的表達式確定有效應力
7.2.4 平均土骨架應力的推導
7.2.5 非飽和土有效應力原理的討論
7.3 土體彈塑性理論的熱力學基礎
7.3.1 土體的變形特性
7.3.2 經典塑性理論
7.3.3 土的彈性模型
7.3.4 應變增量與背應力
7.3.5 耗散勢與屈服函數
7.3.6 硬化法則
7.3.7 流動法則與一致性條件
713.8 臨界狀態理論
7.4 土水特征曲線
7.4.1 土水特征曲線簡介
7.4.2 熱力學描述
7.4.3 土水特征曲線的邊界面模型
7.5 本章小結
第8章 非飽和土多場耦合過程的數學模型
8.1 自由能函數和耗散函數的選取
8.1.1 自由能函數的選取
8.1.2 耗散函數的選取
8.2 考慮變形一滲流一傳熱耦合的非飽和土本構關繫
8.2.1 描述變形的本構方程
8.2.2 描述繫統熵變化的本構方程
8.2.3 描述滲流的本構方程
8.2.4 描述熱傳導的本構方程
8.2.5 描述流一固界面動力相容條件的本構方程
8.3 閉合的場方程繫統
8.3.1 質量守恆方程
8.3.2 動量守恆方程——固相力學平衡方程
8.3.3 能量守恆方程——熱傳導方程
8.4 本章小結
第9章 土體本構模型的框架
9.1 熱力學方法建模的基本思想
9.2 應力狀態變量的選擇
9.3 彈性增量關繫
9.3.1 固相
9.3.2 液相
9.3.3 氣相
9.3.4 彈性方程
9.4 耗散勢與屈服面
9.4.1 耗散勢函數
9.4.2 屈服面方程
9.4.3 線性化
9.5 本構方程
9.5.1 固相的本構方程
9.5.2 液相的本構方程
9.5.3 氣相的本構方程
9.6 非飽和土增量本構方程
9.7 本章小結
**0章 非飽和土本構模型
10.1 非飽和土本構模型發展
10.1.1 基於淨應力和基質吸力建立的彈塑性模型
10.1.2 基於Bishop應力和基質吸力建立的彈塑性模型
10.1.3 熱力學和多孔介質理論在本構建模中的應用
10.2 水力一力學耦合彈塑性模型
10.2.1 本構模型建立
10.2.2 土水特征曲線的改進
10.2.3 數值求解
10.3 高飽和度非飽和土模型
10.3.1 高飽和度土體變形特性
10.3.2 硬化方程
10.3.3 增量本構方程
10.3.4 高飽和度模型預測
10.4 熱一水一力耦合彈塑性本構模型
10.4.1 彈性增量關繫
10.4.2 屈服面與硬化方程
10.4.3 增量本構方程
10.5 本章小結
參考文獻
附錄1 符號表
附錄2 代表性研究成果