随着我国海洋强国战略的提出及南海岛礁建设的积极推进,南海岛礁吹填工程成为我国战略性工程,而钙质砂则是岛礁吹填工程的重要物源材料及岛礁结构物的地基材料。但钙质砂是一种海洋生物沉积形成的具有特殊结构和力学性质的岩土材料,其强度低、易破碎,作为岛礁结构物地基基础,存在发生沉降病害的风险。为保证南海岛礁结构物的长期运营和耐久性,保障南海岛礁工程战略功能的持续发挥,控制钙质砂地基中长期变形是保障南海岛礁工程长期稳定和可持续发展的关键问题之一。因此,研究钙质砂压缩蠕变特性具有重大现实意义和战略意义。本文以取自南海某岛礁的钙质砂为研究对象,通过文献调研、室内试验、理论分析等相结合的研究方法,在研究其物理化学性质的基础上,开展了钙质砂一维压缩蠕变试验,主要研究内容及结论如下:(1)分析了钙质砂主要物理性质和物质组成:试验所用钙质砂为未胶结的松散体,属于不良级配中砂;颗粒组成类型主要有碎贝壳、珊瑚断肢、礁灰岩碎块3种;通过扫描电镜观察其微结构发现存在很多不均匀分布的孔洞;经XRD矿物分析可知,主要矿物成分为文石和方解石,等效碳酸钙含量为96.51%。(2)通过一维压缩蠕变试验研究了钙质砂变形特征:钙质砂具有较强的变形时效性,在压缩过程中呈现出非线性衰减蠕变特征,分别经历了瞬时变形、加速变形和逐渐趋于稳定的缓慢变形阶段;钙质砂应变-时间曲线、应力-应变等时曲线均可用幂函数进行很好的数学描述;并在此基础上构建了钙质砂应力-应变-时间的经验蠕变模型。(3)基于Weibull分布理论研究了钙质砂蠕变后的颗粒破碎演化规律:单一粒径钙质砂颗粒破碎概率p与颗粒粒径无关,与应力状态具有正相关性;试样整体颗粒破碎状态可用双参数Weibull分布函数进行很好的描述,Weibull分布参数a、b越小,蠕变后试样总体破碎程度越高,最终蠕变变形就越大。(4)在研究钙质砂蠕变破碎演化规律及其微观形态变化特征的基础上揭示了钙质砂蠕变机理:钙质砂颗粒破碎具有时效性,颗粒间移动重组效应和颗粒破碎效应共同作用是发生蠕变的主要原因。本试验应力(50kPa~800kPa)范围内,低应力水平条件下,蠕变变形以颗粒间的移动重组为主,较高应力水平条件下,蠕变变形以破碎细化的钙质砂颗粒滑移填充孔隙为主。