近些年，中国政府对南海愈加重视，南海岛礁的开发以及相关海洋工程的建设也随之推进。而钙质砂在南海海域及岛礁上广泛分布，是南海海洋工程建设中主要的地基填料和建筑材料。钙质砂是海洋生物珊瑚碎屑形成的、富含碳酸钙等碳酸盐类物质的特殊岩土体，且钙质砂具有形状不规则、多孔隙（含内孔隙）和易破碎等颗粒特性，因此钙质砂材料的工程力学性质与普通的陆源砂（如石英砂）有很大不同。钙质砂在压力作用下很容易发生颗粒破碎，且颗粒破碎产生的能量以声波的形式进行释放和传播，因此开展钙质砂的强度等力学特性及声发射特性研究很有必要。国内外学者对钙质砂的宏观压缩特性的研究较多，但对其细观破碎及声发射特性研究较少。本文在钙质砂室内压缩试验的基础上，采用声发射技术，并结合声发射信号的雪崩动力学统计规律分析（结合课题组总结的相关分析经验），开展了钙质砂单颗粒压缩和钙质砂群颗粒一维侧限压缩的强度等力学特性及声发射特性研究。本文的研究内容和主要结论如下：
　　①钙质砂单颗粒压缩过程的细观破碎、强度等力学特性及声发射特性研究。
　　利用精密拉压加载台对钙质砂单颗粒进行压缩试验，研究颗粒尺寸对钙质砂颗粒的强度、破碎及声发射特性的影响。研究发现：钙质砂颗粒在压缩破碎过程中，裂缝的产生、扩张与压力曲线中的力降有明显的关联性，且压力信号与声发射信号有明显的关联性，但声发射信号更敏感准确。随着颗粒粒径的增大，单颗粒的特征应力减小，且特征应力与平均粒径为负幂律关系，即大颗粒更易破碎。钙质砂颗粒的强度均服从Weibull分布，Weibull模量m在1.6~2.2之间。声发射信号能量均服从幂律分布，但不同颗粒尺寸钙质砂的声发射能量幂律指数有差异。
　　②钙质砂群颗粒侧限压缩过程的屈服强度、应力变形及颗粒破碎特性研究。
　　通过对松散钙质砂群颗粒进行侧限压缩试验，研究试验终止压力、群颗粒尺寸、级配、加载速率、初始孔隙比、卸载-再加载及试样高度对钙质砂应力变形和颗粒破碎特性的影响，并与ISO标准砂的结果进行对比；并探究钙质砂单颗粒强度与侧限压缩屈服强度之间的关系；研究发现：压缩过程中，轴向应变均呈现出快速增加、缓慢增加、最终逐渐趋近于稳定，这主要与颗粒的重新排列（包括滑动和滚动）、颗粒破碎、颗粒破碎后的重新排列有关。且指出控制钙质砂屈服应力的是其颗粒强度。并采用相对破碎率指标分析各因素影响的试样颗粒破碎情况。
　　③钙质砂群颗粒侧限压缩过程的声发射特性研究。
　　通过对松散钙质砂群颗粒进行侧限压缩试验，研究试验终止压力、群颗粒尺寸、加载速率对钙质砂声学特性的影响，探讨钙质砂应力变形及破碎特性与其声发射特性之间的关联，并与ISO标准砂的结果进行对比；并探究钙质砂单颗粒与群颗粒压缩过程中的声学特性之间的关系。研究发现：试验终止压力、群颗粒尺寸和加载速率对钙质砂声发射特性均有不同程度的影响，且与单颗粒压缩结果差异较大。且揭示了声发射能量图谱与试样颗粒破碎的密切联系，证明了声发射信号更能揭示试样内部的颗粒破碎状态与程度。并通过对比标准砂的声发射试验结果，发现钙质砂与标准砂试样的声发射特性有差异。