随着“海洋强国”战略的提出和“21世纪海上丝绸之路”经济带建设的推进,南海岛礁工程建设已逐渐成为关注焦点。与陆地工程建设不同,南海的土地资源匮乏且岩土工程材料稀缺,使利用吹填钙质砂的方法进行填海造陆成为一大趋势。而钙质砂CaCO含量高、颗粒容易发生破碎,与普通陆源砂力学性质差异较大,若直接采用钙质砂作为地基土体,容易出现地基不均匀沉降和道面断裂,严重影响建(构)筑物的安全性和使用寿命。而且南海海域是地震多发区,岛礁工程受到地震动荷载的客观影响,容易引起钙质砂工程场地的液化而造成岛礁工程的毁坏,因此有必要研究钙质砂的固化特性及液化机理,服务南海工程建设。主要研究内容及结论包括:(1)基于无侧限抗压强度试验和三轴剪切试验,分析固化钙质砂的强度特性和压缩变形特性。结果表明,掺加高聚物之后,钙质砂抗压和抗剪强度明显提高,压缩变形特性也得到明显改善,减少了相同应力条件下的地基沉降量。另外,采用Duncan-Chang双曲线模型描述了试样的应力-应变曲线,得到模型主要参数值。(2)通过动三轴试验,分析原状钙质砂动孔压发展过程、动应变累积特征以及滞回曲线演变规律。研究发现,在动荷载作用下,围压的增大使钙质砂的循环活动强度逐渐增强;动应变发展具有累积性,围压和动应力比增大时,试样失稳破坏需要累积的塑性应变增加;钙质砂液化破坏时的颗粒骨架结构仍然存在一定的残余强度;滞回曲线的演变规律是面积先增加后减小,最后趋于稳定形状。(3)经高聚物固化的钙质砂抗液化能力明显增强,通过填充孔隙和胶结颗粒,提高了砂粒之间的连接强度和延性,有效改善了其变形特性;固化钙质砂的滞回曲线主要表现为一系列近似平行的曲线,与原状钙质砂略有不同,但两者滞回环形状的演变规律相同。(4)实际地震荷载下钙质砂的孔压发展呈“阶梯型”发展,存在液化破坏的门槛循环应力比;在等效的相同工况条件下,钙质砂在实际地震荷载作用下液化所需时间比正弦荷载更长,且液化时的最终应变量较小,最终应变受到荷载峰值的影响;在研究钙质砂动力液化特性时,实际地震荷载作用下宜选取孔压破坏准则,正弦荷载作用下适合选择应变破坏准则。(5)选取汶川卧龙地震波的两组分量,分别进行CM试验和EM试验。结果表明,CM试验液化所需的幅值和最终应变值均比EM试验的数值大,表明地震波应力方向的改变和不对称性使试样的液化特征有较大区别;修正Seed等效方法的折减系数,得到符合钙质砂的等效折减系数,从而使等效正弦荷载可产生与实际地震波形相同的液化时孔隙压力发展规律。