钙质砂作为一种具有高孔隙比,易破碎性和具有不规则外形的特殊海洋土质,具有和陆源土较大的物理力学性质上的差异,我国台湾海峡及南部海域均有钙质砂的广泛分布,随着我国对南海海域的不断开发,进一步深化和完善钙质砂力学性质的研究,从而更有效的指导钙质砂海域相关结构构筑物的设计和施工,有着重要的现实意义。本文采用美国新一代GCTS单剪测试系统,能较好的模拟钙质砂的实际受力状态,对于钙质砂这种易破碎的土质,用单剪试验分析破碎情况下的剪胀性的变化更为合理,由此得到的强度指标和强度机理相统一,同时利用离散元PFC进行单剪试验全过程仿真,主要研究内容和成果如下:1、进行单剪试验,研究钙质砂的应力应变关系,分析初始相对密实度,干砂饱和砂,上覆应力以及应力路径等因素对钙质砂抗剪强度的影响,并以石英砂做为对比参照。2、通过土体染色法来获得钙质砂的破碎模式,采用Hardin和Marsal两种量化方法综合考量破碎率,最后建立上覆应力与破碎率之间的联系。3、探讨钙质砂在低应力和高应力下胀缩性质的不同和变化趋势,同时进行单剪试验条件下土颗粒的受力分析和钙质砂强度组成分析,并把钙质砂的强度与临界状态相结合,建立强度组成关系。4、基于离散元模型,揭示固结和剪切过程颗粒破碎演化规律;对比颗粒破碎对于抗剪强度的影响;并对剪切过程中位移场的特征,剪切带的行成和力链的变化进行分析。