随着南海大开发及吹填岛礁建设的实施与推进,近年来南海岛礁所覆盖的珊瑚砂、钙质砂等引发了工程界和科学界的广泛关注。因其特殊的沉积环境和矿物组成,以及形状不规则、易破碎、颗粒间易产生胶结等特点,钙质砂的动力学特性和抗震性能指标与一般陆相、海相沉积物相比有明显的差异,从目前来看,国内外学者对钙质砂的研究主要集中在物理力学性质、强度特征、液化特性以及地基承载力工程特性等几个方面,对其动力学特性方面的研究还比较少,两类重要动力学特性指标动剪切模量比和阻尼比等尚没有可供参考的经验值,因此对南海岛礁工程地质条件和地震安全等存在着潜在的风险和不确定性。鉴于此,本文利用GDS循环振动三轴系统,对南海某岛礁的钙质砂开展了应变控制条件下的多组动力特性试验,考察并分析相对密度、有效围压对钙质砂动剪切模量比和阻尼比的影响,利用工程上常用的三种动本构模型对钙质砂的剪应力应变曲线和动剪切模量比曲线进行了拟合和对比,提出最优拟合方案,综合给出了工程上常用的八组典型剪应变条件下的动剪切模量比和阻尼比的试验值。具体研究内容及取得的初步结论如下:(1)开展相对密度对钙质砂动剪切模量比和阻尼比的影响分析。试验结果表明相对密度对剪应力和剪应变曲线影响较小;不同相对密度下的试验点集中在一个较窄的变化范围内,在应变较小时动剪切模量和剪应变的试验点比较分散;随着剪应变的增加,试验点越紧密;阻尼比随着剪应变的增加逐渐增大,最终达到稳定。(2)开展有效围压对钙质砂动剪切模量比和阻尼比影响分析。试验结果表明随着有效围压的增大,剪应力和剪应变曲线的斜率逐渐减小;动剪切模量随着有效围压的增大而增大,但动剪切模量的增量随着有效围压的增大而减小;阻尼比随着有效围压的增大而减小,当剪应变达到一定值时,阻尼比有下降的趋势。(3)工程上常用的三种Hardin-Drnevich模型、Matasovic模型、Davidenkov模型对钙质砂剪应力应变的曲线存在一定的差异。基于拟合度R开展差异性分析,Davidenkov模型对于钙质砂的应力应变拟合效果要比Hardin-Drnevich模型和Matasovic模型要好。对于钙质砂动剪切模量比而言,Hardin-Drnevich模型和Matasovic模型对其拟合效果要比Davidenkov模型拟合的效果好。