颗粒土材料在土木工程各个领域中被广泛应用。在受到一定应力水平荷载作用下颗粒土会产生颗粒破碎，颗粒土材料产生颗粒破碎后将会改变其压缩特性及强度特性，最终可能造成结构的整体失稳破坏。因此对颗粒土材料的颗粒破碎研究越来越引起人们的重视。钙质砂由于其特殊的沉积环境和物质组成，其工程力学性质与普通的陆源砂有显著差异，钙质砂形状不规则、多孔隙、质脆，相比与石英砂在较低应力下更容易产生颗粒破碎。钙质砂在我国南海海域分布广泛，随着南海国防建设的需要以及对南海石油、天然气资源的勘探、开采，现代化工程数量及其规模将更大，海底的钙质砂作为地基时所承受的应力水平很高，产生的颗粒破碎也很可观。因此对钙质砂的力学特性研究显得尤其重要，实践证明影响其力学性质的主要因素是颗粒破碎，要充分认识钙质砂的力学性质就需要对其颗粒破碎特性开展深入研究。本文通过开展一系列的物理力学性质试验，对南海钙质砂的基本力学性质及颗粒破碎特性进行了研究。具体研究内容及结论如下：（1）对南海钙质砂的基本物理性质进行了分析。试验所用钙质砂为级配良好的未胶结的松散体，主要是海洋生物碎屑，颗粒形状极不规则；其矿物成分中碳酸盐类含量大于95%；通过电镜扫描观察其微观结构发现其具有很多细小孔隙。（2）对南海钙质砂的压缩特性进行了分析。通过一维压缩试验发现，钙质砂的压缩特性与正常固结粘土相似；不同粒径大小钙质砂的屈服点应力随着粒径的减小而增大；一维压缩下单一粒径的钙质砂产生的颗粒破碎随着粒径的增大而增大，而级配良好的产生的颗粒破碎很少。（3）对南海钙质砂的剪切特性进行了分析。钙质砂在直剪试验下的应力-应变特性与普通陆源砂相似，颗粒形状的不规则造成了其有较大的内摩擦角。钙质砂在三轴剪切中，其应力-应变关系随应力水平的变化而变化；在三轴固结排水剪切中，在低有效围压下发生剪胀，随着有效围压的增大，颗粒破碎增大，其剪胀效果逐渐消失，表现出减缩；峰值应力比随着有效围压的增大而下降，在剪切过程中颗粒破碎导致其内孔隙释放，产生的体变较大。研究了三轴剪切作用下钙质砂的颗粒破碎特性，剪应力和正应力的增加会加剧颗粒破碎。对钙质砂在三轴剪切中的强度特性进行了探讨，有效内摩擦角有随着有效主应力的增加而减小的趋势，在本次试验所加的应力范围内，其最终的残余强度值差别不大，在33°左右。（4）通过一系列的环剪试验对南海钙质砂的颗粒破碎特性进行了分析。对钙质砂进行了不同剪切位移的环剪试验，证明了钙质砂极限颗粒破碎的存在，并确定了在本次试验条件下其达到极限颗粒破碎状态所需的剪切位移。对不同粒径大小的钙质砂进行了环剪试验，研究颗粒粒径大小对极限颗粒破碎的影响，得出了钙质砂达到极限破碎状态的相对破碎率与颗粒粒径大小成正比。对不同初始级配的钙质砂进行了环剪试验，研究不同初始级配对极限颗粒破碎的影响，得出了钙质砂级配越好达到极限破碎状态的相对破碎率越小。对钙质砂进行了不同轴向应力水平的环剪试验，研究应力水平对极限颗粒破碎的影响，得出了钙质砂达到极限破碎状态的相对破碎率在一定应力水平范围内与应力水平成正比，应力水平达到一定程度后其影响将逐渐减弱消失。颗粒破碎对钙质砂的残余抗剪强度影响不大，各种试验条件下的残余强度均为33°左右，与三轴试验得到的残余强度值相同。（5）钙质砂达到极限颗粒破碎后具有良好的分形特性。采用表征土体的颗粒累积数量-粒径分形模型，根据钙质砂在环剪试验后的筛分结果以及激光粒度分析结果，分别计算了其极限破碎后的分形维数。