钙质砂是一种海洋生物成因的特殊岩土介质,具有多孔隙、形状不规则及易破碎等特点,在工程性质方面与陆源砂存在较大差异。研究表明,颗粒破碎是影响钙质砂工程性质的主要因素。目前,国内外对钙质砂颗粒破碎的研究主要为定性分析而定量分析较少,考虑钙质砂颗粒破碎的本构模型也不多见。本文针对取自南沙群岛的钙质砂材料,通过室内试验研究了钙质砂的侧限压缩与三轴剪切特性,分析了钙质砂颗粒破碎变化及其对上述力学性质的影响规律。主要研究内容及成果概述如下:1.通过侧限压缩试验,分析比较了钙质砂与标准砂的一维压缩特性差异,给出了钙质砂压缩指数与颗粒破碎指数的关系式,并进一步推导得到了压缩指数关于相对密度与竖向压力之间的经验关系。2.通过侧限压缩蠕变试验,研究了钙质砂的长期变形特性。结果表明,钙质砂蠕变占总应变的9～18%,在蠕变过程中钙质砂应变-时间关系可以用对数函数予以描述。3.通过固结排水三轴试验,研究了钙质砂的剪切特性。结果表明,钙质砂在低围压下即可发生颗粒破碎,颗粒破碎与围压和相对密度存在密切关系;同时,颗粒破碎对临界状态线产生影响,颗粒破碎指标与临界状态参数间存在良好相关性。4.基于三轴试验研究,建立了考虑颗粒破碎的钙质砂非线性弹性模型,并给出了参数确定方法;模型预测结果与试验数据基本吻合,表明本文模型可描述钙质砂应力应变与体变的变化规律。