钙质砂广泛分布于纬度较低的海域,在我国的南海也分布较广。由于特殊的海洋生物成因,钙质砂具有形状不规则、强度低、内孔隙发育等特点,其工程力学性质与陆源砂相比具有较大差异。随着海上丝绸之路的推进,围绕岛礁区域开展的工程规模不断扩大,岛礁大型构筑物修建过程中产生的高应力必将导致作为地基材料的钙质砂产生颗粒破碎,而大量研究表明,颗粒破碎显著影响着钙质砂的工程力学性质。本文基于取自我国南海某海域的钙质砂样本,通过室内细观试验分析,揭示了钙质砂的细观形貌特征,同时通过宏观单元试验研究了钙质砂在高应力下的侧限压缩破碎特性,并分析了颗粒破碎后的形状参数变化规律,最后探索了减弱钙质砂破碎的方法。论文主要工作和成果如下:1、采用图像采集系统与颗粒几何形状参数计算软件,获取了不同粒径钙质砂颗粒的圆度和完整度参数,对钙质砂的形貌特征进行了定量化表征。分析结果表明,随着粒径的增大,钙质砂的圆度和完整性呈现出逐渐降低的趋势,颗粒逐渐趋向不规则,同时表面棱角和缺陷更加发育。2、采用改装高压固结仪对钙质砂开展了侧限压缩试验,并与石英砂（福建砂）的压缩试验结果进行对比。结果表明,而颗粒破碎控制着钙质砂在高应力下的压缩变形特性,在相同工况条件下,钙质砂开始出现大量颗粒破碎的应力远远小于石英砂（福建砂）大量破碎所需应力,而当应力水平相等时,钙质砂的压缩性和破碎量均更高。3、设计了不同应力、不同粒径单粒组、不同级配混合粒组钙质砂的侧限压缩试验,考察了应力、粒径、级配对钙质砂侧限压缩破碎特性的影响,建立了破碎程度与应力水平、试样粒径和级配等参数之间的定量化关系。试验结果显示,随着应力的增大,钙质砂的压缩量显著增加,其破碎量随着应力的增大呈指数增大的关系。在同一终止应力下,钙质砂的压缩量随着粒径的增大而增大,其相对破碎率与平均粒径之间呈线性增长关系。在级配趋向良好的过程中,试样达到正常固结曲线（NCL）所需要的应力逐渐增大,而其压缩性和破碎性分别呈线性降低、指数降低的趋势。在较高的应力下（≈16MPa）,粒径、级配对钙质砂压缩特性的影响急剧减小乃至消失,试样的压缩变形特性将主要受颗粒破碎控制。4、采用颗粒染色标记方法对钙质砂颗粒破碎后的粒径演化进行追踪,并对破碎至不同粒径的颗粒进行形状参数的计算,揭示了颗粒破碎后在粒径演化过程中的颗粒形状参数变化规律,并结合颗粒破碎模式对其变化规律进行了解释。研究结果表明,压缩后,以研磨破坏形式生成的残余颗粒（颗粒粒径基本不发生改变）圆度和完整度显著提高,即颗粒规则程度增加,表面更光滑;以破碎形式生成的颗粒,粒径略小于压缩前,其圆度降低,表面更粗糙;以破裂形式生成的多个小粒径的颗粒,圆度和完整度随着粒径的减小而增大。5、通过侧限压缩试验,研究了橡胶粒的掺入及其含量对钙质砂压缩破碎特性的影响。结果表明,随着橡胶粒含量的增加,不同初始孔隙比橡胶砂的会聚应力将显著降低。此外,掺入橡胶粒后,试样的相对破碎率明显降低,且随着橡胶粒含量的增加,钙质砂破碎率减小的幅度更大。