广泛分布于我国南海等热带海洋区域的钙质砂是南海开发不可或缺的材料之一。区别于普通陆源砂,钙质砂由于其特殊的海洋生物成因而富含内空隙,加之形状不规则,颗粒强度低,在较低应力条件下就会发生明显的颗粒破碎。国内外诸多学者相继利用物理或数值试验手段对钙质砂进行了大量的研究。结果表明,颗粒破碎是钙质砂表现出异于普通岩土材料力学性质的主要因素。离散元法对颗粒破碎模拟研究较物理试验更有优势。本文基于开源离散元程序YADE建立颗粒可破碎的三轴试验模型,研究了不同细观参数对宏观试验结果的影响。利用已有物理试验揭示的钙质砂颗粒破碎特征和发展规律对试验模型进行标定,建立了可再现钙质砂室内试验结果的数值模型。利用此模型系统地研究了不同应力路径和围压下钙质砂的应力应变特性、颗粒破碎演化规律,以及颗粒级配、颗粒破碎及其导致的级配演化对临界状态的影响等。主要研究如下:（1）基于YADE的线性和黏结两种接触模型,采用BPM颗粒破碎模拟方法建立了三轴试验模型。利用模型进行了大量三轴排水剪切试验,采用控制变量法研究了不同细观参数（如接触杨氏模量、刚度比、滚动刚度、摩擦角、黏结强度）对试验宏观响应的影响。然后根据试验结果对细观参数进行反复调整,建立了与钙质砂室内试验结果趋势一致的三轴试验模型,并总结了三轴试验模型细观参数的校准步骤。（2）将已建立的钙质砂试验模型进行了计算效率和颗粒破碎追踪的优化,采用Hardin破碎理论定量描述加载过程中的颗粒破碎,并开展了一系列不同应力路径和围压下的三轴试验。系统分析了不同应力路径和围压下钙质砂的变形特性、强度特性、应力路径以及颗粒破碎演化规律等。此外,将可破碎与不可破碎颗粒进行了对比试验,分析了颗粒破碎对试验结果的影响。（3）利用离散元的优势,获取了与钙质砂模型试样初始状态完全相同的不可破碎颗粒模型试样,将其与钙质砂模型试样分别在不同应力路径和围压下剪切至临界状态,研究了应力路径、颗粒级配以及颗粒破碎导致的级配演化对临界状态的影响。一方面将钙质砂模型试样在不同预压下固结破碎,并在剪切过程中设定颗粒不再破碎,将这些不同初始级配的试样进行三轴试验,确定了临界状态线与固定级配的对应关系;另一方面,将剪切过程中可发生颗粒破碎的试样进行相同试验以作为对比,揭示了钙质砂模型在三轴试验中临界状态线的变化机理。