天然土体的胶结性是不可逆的，一旦在取土或制样过程中破坏将难以恢复,室内试验研究天然胶结土的力学性能时，一般采用人工制备的土样进行研究。人工胶结砂是用砂土、胶凝材料和水制成的土样，随着胶凝材料水合物的产生，模拟砂土在天然状态下的胶结。人工胶结砂的试验研究，不仅对天然砂土地基的强度、变形规律具有预测性，而且对研究人工地基加固土的力学性能也具有重要意义。
　　为了分析试样的化学指标对力学性能的影响，本文选用高纯度石英砂和分析纯氧化钙进行试样制备，并在充满干冰的养护箱中进行养护来提高试样的碳酸化胶结速度。本文对于不同胶结强度、不同养护时间的人工胶结砂试样，系统的进行了一系列室内力学和化学定量试验及分析工作。
　　本文主要研究内容和取得的成果如下：
　　（1）对不同氧化钙掺入比、不同养护时间的人工胶结砂进行了无侧限抗压强度试验，分析和总结了氧化钙掺入比、养护时间和孔隙比对无侧限抗压强度的影响规律，建立了以氧化钙掺入比、养护时间和孔隙比为变量的强度计算公式。
　　（2）对不同氧化钙掺入比、不同围压，相同养护时间下的胶结砂试样和素砂试样进行了常规三轴固结排水试验，对试验的应力-应变-体变曲线进行了分析，探讨了氧化钙掺入比对试样抗剪强度指标的影响规律。
　　（3）对三轴试验后的试样进行了碳酸钙定量化学试验，根据试验结果计算出了试样中氢氧化钙、碳酸钙含量。定义了氧化钙转化率和化学指标的概念，对氧化钙转化率和化学指标对力学特性的影响进行了分析，得到了黏聚力、摩擦角增量与化学指标的关系，从而对莫尔-库伦强度理论进行了简单修正。
　　（4）应用Duncan-Chang E-K模型，计算出不同围压下的E-K模型参数。针对E-K模型不能反映土体应力软化的问题，引入修正的莫尔-库伦强度理论并采用分段式进行拟合的方法对Duncan-Chang E-K模型进行了改进。绘制了改进模型计算曲线、Duncan-Chang E-K模型计算曲线，将计算曲线与试验曲线对比分析，验证了本文改进模型的优越性。