南海工程建设关系到我国南海海域海洋资源的开发与利用,对我国具有十分重要的战略意义,然而南海工程不同于陆地工程,由于岩土工程材料的稀缺以及陆地运输所耗成本巨大,南海海域岛礁工程建设面临着严峻挑战。钙质砂是富含碳酸钙或其他难容碳酸盐类物质的特殊岩土介质,其颗粒具有高孔隙比、形状不规则、易胶结、易破碎等特点,若直接将其作为地基回填土应用于实际工程,容易发生地基不均匀沉降,引发安全事故。高聚物作为一种新型胶凝材料,具有强度高、韧性好、反应速度快、耐久性好且环保等特点,在岩土工程中常作为加固材料应用于提防、铁路路基等工程。鉴于钙质砂特殊的力学特性所导致的工程问题以及高聚物作为新型胶凝材料所具有的优良特性,本文利用高聚物对钙质砂进行固化改良,开展直接剪切试验、动三轴试验及SEM微观结构测试,研究固化后钙质砂的抗剪强度、动力特性以及固化改良机理,为南海海洋工程建设中钙质砂地基处理提供理论指导。相关工作及结论如下:(1)对高聚物固化后钙质砂的微观特征进行观察,同时对高聚物固化钙质砂的作用机理进行了解释;考虑到钙质砂颗粒具有易破碎的特点,同时高聚物需要与钙质砂颗粒充分均匀混合,制样过程中采取人工拌合、分层压实的制样方式。(2)通过SEM微观结构试验,观察不同级配、不同高聚物掺量固化钙质砂的细观形态,研究表明:钙质砂中粗细颗粒含量对高聚物的粘结方式有明显的影响;高聚物固化钙质砂剪切强度的方式,主要是通过高聚物包裹钙质砂颗粒表面,逐渐改变钙质砂颗粒间的接触形式(由点接触逐渐变为面接触),进而加强颗粒间的胶结作用。(3)开展了一系列直接剪切试验,研究了不同级配、不同高聚物掺量固化钙质砂试样的抗剪强度特性,建立了级配、掺量与高聚物固化钙质砂试样黏聚力、内摩擦角的变化关系,结果表明:高聚物掺量越大,各颗粒级配条件下的高聚物固化钙质砂抗剪强度包络线均向上平行移动,高聚物固化钙质砂的抗剪强度大幅提升;钙质砂中粗颗粒含量越多,其孔隙越大,高聚物反应越明显,其强度变化也越明显。(4)通过GDS动三轴试验,研究高聚物固化钙质砂在不同围压、高聚物掺量下,土体动弹性模量与等效阻尼比等动力特性参数的变化规律。试验结果表明:高聚物固化钙质砂的应力-应变曲线整体呈双曲线关系;随着动应变增加,高聚物固化钙质砂的动弹性模量减小,阻尼比增大;随着围压和高聚物掺量的增大,高聚物固化钙质砂的动弹性模量增大,阻尼比减小;动应变较大时,高聚物掺量对阻尼比的影响比较明显。