钙质砂是一种海洋生物成因的特殊岩土材料,具有颗粒形状不规则、孔隙率高、易破碎和易胶结等异于陆源沉积物的特殊物理力学性质。因海洋事业发展需要,我国在南海开展了大规模岛礁吹填工作;钙质砂是岛礁吹填地基的主要填料。在潮汐作用下,作为地基持力层填筑材料的钙质砂在不同深度处的饱和度各不相同,因此研究不同饱和度下钙质砂的力学特性对岛礁吹填地基的稳定性至关重要。其次,在水力筛选和颗粒自重作用下,距吹填口不同距离和地基持力层不同深处钙质砂的颗粒尺寸差异较大;不同颗粒尺寸钙质砂的力学特性是否存在差异有待深入研究。鉴于此,本文开展了以下研究工作:首先,采用“定量注水饱和方法”制备了不同饱和度的钙质砂样,并在对其开展了多组不同围压下的三轴不固结不排水剪切试验;揭示了钙质砂抗剪强度及抗剪强度参数随饱和度的演化规律,阐述了剪切初期饱和度对钙质砂孔隙水压力发展趋势的影响;确定了可近似将钙质砂视为饱和状态的饱和度范围,并提出了钙质砂可用于试验研究的饱和度参考值。然后,采用“真空-水头-反压饱和方法”制备了不同颗粒尺寸的饱和钙质砂样,并在对其开展了多组不同围压下的三轴不固结不排水剪切试验;揭示了颗粒尺寸对钙质砂抗剪强度的影响,阐述了不同颗粒尺寸饱和钙质砂剪切特性的围压效应。其次,对本文中基于不同饱和方式制备的饱和钙质砂样的剪切特性进行了比较与分析,从操作方法及作用机理的角度阐释了不同饱和方式下钙质砂剪切特性存在差异的原因,并结合相关研究成果确定了适宜于钙质砂的饱和方法。最后,考虑钙质砂易破碎的特殊物理属性,采用相对破碎率定量评估了钙质砂在三轴不固结不排水剪切应力状态下的颗粒破碎程度;揭示了钙质砂颗粒破碎随饱和度及颗粒尺寸的演化规律,探讨了颗粒破碎对钙质砂抗剪强度的影响,并建立了钙质砂颗粒破碎与塑性功之间的联系。本文的研究结果可为岛礁基础设施建设提供技术支撑,亦可为岛礁岩土工程勘察规范的编制提供理论依据。