金属等连续材料一般通过Drucker公设来简单地确定塑性流动方向。Drucker[1]在1952年提出了Drucker公设，并在其基础上推导出了屈服面的外凸性以及相关联流动法则。虽然Drucker公设只是描述材料特性的一个必要条件，但是当通过试验确定屈服函数之后，就能够根据相关联流动法则唯一地确定出与屈服函数一致的塑性势函数，塑性流动方向也就被唯一地确定了。
由颗粒构成的非连续土材料一开始也借用了连续材料的本构建模方法，并基于Drucker公设及相关联流动法则也发展出了相应的岩土本构模型，如剑桥模型[2-3]、一些边界面模型[4-5]、下加载面模型[6]、统一硬化模型[7-11]等。但是土材料与金属材料不同，其具有剪胀性，即颗粒材料在剪切变形过程中会出现体积变化[12-18]。土材料的剪胀性会明显影响其塑性体积应变的发展，许多学者基于试验结果对Drucker公设对于土材料的适用性提出了质疑[19-22]。Yao等[23]也通过严谨的理论分析进一步证明其不适用于土材料。
因此，具有普适性的热力学基本原理被选为了正确描述土材料塑性流动方向的新必要条件。Collins等[24-25]建立的土材料临界状态本构模型框架是由热力学原理构建本构关系的典型代表。但是热力学原理也只是描述材料特性需要满足的一个必要条件，直接根据热力学建立的本构框架只能为土材料塑性流动方向提供合理的范围，而不能唯一地确定出塑性流动方向。所以Yao等[23]又在此基础上将试验规律与热力学相结合，提出了新的间接热力学方法来合理确定出唯一的塑性流动方向。
此外，通常在应力空间中三轴压缩子午面上构造的本构模型最终是要应用于三维空间中材料应力应变规律的计算，而通过三维化方法将三轴压缩状态对应子午面上的本构模型应用到其他子午面上的应力应变计算时，本构模型的实际特征会发生改变，因此在对本构关系三维化的过程中能否保证其仍然符合热力学基本原理也是一个需要解决的问题。所以本文利用间接热力学方法来推导了符合热力学原理的三维化方法。
由于Drucker公设不适用于具有剪胀性的土材料，因此具有普适性的热力学原理成为了确定土材料塑性流动方向的必要条件。Yao等[23]针对原有直接热力学方法在塑性流动方向唯一性以及反映材料真实特性上所存在的问题，为土材料本构建模提出了新的间接热力学方法。本文基于间接热力学方法对岩土材料在三维应力空间中的力学特性进行了描述，并得到了符合热力学原理的变换应力三维化方法。
（1）直接热力学方法无法根据热力学基本原理直接地确定出唯一的塑性流动方向，因而只能使用具有随意性的构造函数来凑出真实应力空间中的应力应变关系，难以兼顾真实的屈服规律与塑性流动方向。
（2）间接热力学方法通过总结试验规律直接确定出土材料的屈服面与塑性势面，并进行热力学验证。其在保证结果唯一性的同时，所确定的屈服规律与塑性流动方向也更合理。
（3）通过使用间接热力学方法构造出了土材料三维力学特性的描述方法，并通过引入变换应力空间得到了符合热力学原理的变换应力三维化方法。
