颗粒材料广泛应用于生产生活中,研究其性质具有许多实用价值。在岩土工程中,砂土材料是最为典型的颗粒材料,砂土颗粒的粒径、级配、颗粒形状、颗粒强度和刚度等都对材料的物理和力学特性起着至关重要的作用。颗粒破碎常发生于高应力水平下的颗粒和低强度颗粒,发生的同时伴有颗粒的诸多性质的改变。钙质砂是岩土工程中典型的低强度颗粒,在低纬度的海洋工程中广泛接触,研究其应力应变特性和破碎规律有利于指导工程实践。本论文以南海钙质砂为材料,开展了冲击荷载、侧限压缩和固结排水三轴试验,研究了钙质砂的物理力学性质,特别是粒径和形状在发生颗破碎时的演化规律,主要内容总结如下:（1）对三种单一平均粒径的钙质砂试样进行循环冲击荷载,控制加载时间以使得输入功不同、破碎程度不同。使用激光粒度粒形仪对加载前后颗粒粒径和形状进行检测。结果表明,相对破碎率与输入功存在双曲线关系,颗粒破碎的同时颗粒的形状也发生了演化。不同形状参数对颗粒破碎的敏感程度不同,长径比、球形度和圆度有明显增加的趋势,而凸度小幅波动。颗粒形状的分布满足Weibull分布规律。定义的试样整体形状值与形状变化率很好地描述颗粒破碎过程中的形状演化。并且颗粒形状的演化是趋于稳定的。（2）对单一粒径钙质砂和石英砂进行了侧限压缩试验,控制终止应力比不同。用激光粒度粒形仪分析两种材料粒径和形状的变化,比较两者异同。结果表明,在相同的单位体积功下钙质砂颗粒破碎程度要大于石英砂。砂土的重新排布再次加载能够让颗粒破碎继续发展,而在不重新排布的情况下,循环的加载卸载可以让石英砂破碎继续发展,钙质砂产生了较少的破碎。两种材料的整体形状都发生了变化,钙质砂的整体形状值与相对破碎率具有双曲线关系,石英砂的整体形状值与相对破碎率具有抛物线关系。二者的初始形状和颗粒强度产生了不同的破坏模式的演变,从而造成了这种不同。（3）对单一粒径的钙质砂进行了固结排水三轴试验,在5个不同的围压下加载至4个轴向应变,分析颗粒粒径和形状的演化。试验发现钙质砂的颗粒破碎对砂土的应力应变特性具有一定的影响,在加载前期的颗粒破碎程度大于后期。钙质砂在小破碎情况下,整体形状值与相对破碎率为线性关系。破碎过程中颗粒的形状参数具有一定的正相关性（除凸度外）。从颗粒尺度看,形状参数之间具有不同的程度的正相关性,而颗粒破碎会减弱形状参数之间的相关系数。