钙质结核的存在使得该土层具有特殊的物质、结构组成和显著的非均匀性特点,其结构和工程性质不同于粘性土又有别于混合土,具有特殊的工程性质,是广泛分布于淮北平原地区的一种区域性特殊土。目前,国内外少有对钙质结核土的工程力学性质基础研究。PFC2D作为离散元模拟,能从介质结构着手模拟介质的力学特性,无需对本构进行简化和理想化,从而可以逼真地模拟介质内部结构变化导致宏观力学特征的变化及其对工程的影响,适合对于机理问题的分析研究。本文在进行三轴压缩试验基础上采用颗粒流程序,对钙质结核土的三轴试验进行了数值模拟,并将数值模拟结果与室内试验实测结果进行了对比,发现颗粒流方法能够很好地模拟钙质结核土的三轴试验。通过改变模型中钙质结核的微观参数,模拟不同宏观状态下钙质结核土的力学性质,并依据输出的应力、位移与速度云图以及粘结件被破坏颗粒的位置图,研究了细粒部分中结核本身(粒径、含量、形状和位置)、细粒部分性质(含水率)和边界条件等对其抗剪强度的影响;在此基础上探讨了钙质结核对试样工程力学性质影响的本质。研究结果表明:钙质结核的存在使试样整体性削弱,如同“缺陷”在其周围产生应力集中现象,一方面钙质结核将代替细粒部分承担更多的应力,在宏观上表现为初始弹性模量增大、抗剪强度增大;另一方面结核周围的细颗粒受到反力作用而先于其他地方破坏,在宏观上表现为初始弹性模量和抗剪强度减小。