土木工程中常用的工程材料,例如土体类材料,岩石类材料和混凝土类材料,其在微观结构层面上,通常存在大量孔隙或裂隙特征。这些孔隙或裂隙均处在饱和或非饱和状态,属于典型的多相孔隙材料研究范畴。多年来,孔隙材料在土木工程设计、结构分析中要么被忽视,要么被不恰当的简化至土力学理论体系来处理。这些忽视或简化,在实际工程将会带来计算误差或安全性隐患。本文采用热力学方法,建立了等温饱和条件下、变温饱和条件下以及等温非饱和条件下的孔隙弹性材料本构模型。在此基础上,借助数值模拟手段,以变温饱和条件下本构模型为基础开发平面应变有限元计算程序,针对温度应力等问题展开研究。具体研究内容如下:首先,多相孔隙材料最简单的物理模型为固、液两相材料所构成的饱和孔隙材料。对于饱和孔隙材料而言,已有较为完善的理论框架,但此框架下的模型大多仍为宏观唯象模型。本文基于热力学框架,建立饱和孔隙材料本构模型,并与既有的饱和孔隙材料本构模型进行比较,分析由于各相压缩性和孔隙率变化而产生的新的材料参数的物理意义。其次,在恒温条件下饱和孔隙材料本构模型的基础上,进一步建立变温条件下饱和孔隙材料本构模型。之后,在理论工作基础上,编制平面应变程序,计算能源隧道相关工程算例,与通用有限元程序对比分析计算结果,用以分析解决实际工程中与能源桩或能源隧道相关工程问题。最后,针对非饱和孔隙材料的特性,总结出非饱和孔隙材料的三种典型变形机制。对应每一种变形机制,分别引入与其关联的细观自由能、弹性势能和孔隙水势能,并建立非饱和孔隙材料的总体自由能模型。通过计算热力学压强和弹性骨架应力得到非饱和孔隙材料的总应力构成,并结合应变协调方程,得到描述非饱和孔隙材料的本构模型。此本构模型充分考虑了各相在均匀压力作用下的体积变形、骨架的弹性变形以及由毛细作用和吸附作用引发的变形,具有较强的普适性和通用性。类比于非饱和土的土水特征曲线,得到非饱和孔隙材料的饱和度与吸力的关系。结合松砂和玻璃珠的既有试验数据,验证模型的有效性。