海洋中的珊瑚体残骸经长期地质作用形成珊瑚砂，珊瑚砂碳酸钙含量高达90%以上，故又称为钙质砂。亚热带和热带大陆与海岸线一带是珊瑚砂的主要分布地，包括我国南海区域。因形成过程中未经长途搬运，珊瑚砂保留了生物原有纹路，颗粒表面具有多孔性，颗粒形状不规则，易破碎，压缩性大，与普通陆源砂性质相差较大。到目前为止，因对珊瑚砂性能认识不足，使得工程事故时有发生，因此进一步研究珊瑚砂力学性能尤为重要。

　　 我国对珊瑚砂的研究始于20世纪70年代中后期，期间中国科学院首次组织科学考察队钻探“南永一井”，到20世纪80年代中后期才开始对珊瑚砂进行全面研究，20世纪90年代初建造珊瑚砂构筑物，为珊瑚砂的研究奠定基础。随着我国“一带一路”倡议的推进，加强了对南海的开发，又因从内陆运送建筑材料不仅费用高，且影响施工进度，为此，对珊瑚砂力学性能研究成果进行总结，为施工提供依据。

　　 珊瑚砂颗粒以造礁珊瑚碎屑为主，颗粒大小不一，且保留了生物原有纹路，磨圆度与内陆砂相差很大，形状极其不规则，加之硬度较低，使珊瑚砂颗粒在棱角处更易破碎。

　　 主要应用电镜扫描技术对珊瑚砂颗粒形态进行研究，其中扫描电子显微镜测试技术可直接获得颗粒的微观结构信息和颗粒单元微观结构的定向性，然后对获得的照片进行处理，统计珊瑚砂颗粒形状的类型，借助颗粒形状因子(长宽比、球形度、凹凸度)判断珊瑚砂颗粒形状和不规则程度。

　　 张小燕等 ^[1]开展珊瑚砂高压一维蠕变试验，用QICPIC仪器对颗粒进行拍摄，并将珊瑚砂颗粒形状用形状因子表征，结果显示珊瑚砂颗粒多角状、纺锤状，形状极不规则。

　　 任玉宾等 ^[2]在探究珊瑚砂渗透性影响因素时，用圆度和球度描述颗粒形状，并用二者的比值表示颗粒整体形状和起伏程度(即颗粒外轮廓凹凸不平的程度)，研究结果表明珊瑚砂颗粒形状极不规则，且含有片状和枝状颗粒。

　　 孔隙率大是珊瑚砂重要的特征之一，内孔隙的大小和形状直接影响珊瑚砂颗粒破碎的特征和方式，进而影响珊瑚砂的力学性能。

　　 在研究珊瑚砂孔隙方面，着重探究孔隙的形状特征。关于珊瑚砂孔隙的测定，陈海洋 ^[3]进行重点阐述，扫描飞秒切割后的珊瑚砂，观察断面图像，并用面孔隙度和面空隙比表征珊瑚砂内孔隙的大小，研究结果表明，试验用珊瑚砂面孔隙度为0.66%～1.07%，面孔隙比为0.67%～1.08%;珊瑚砂小孔隙数量较多，但大孔隙对孔隙总面积的贡献大。朱长歧等 ^[4]用相同方法对珊瑚砂进行飞秒切割，研究珊瑚砂内孔隙分布，试验结果与陈海洋的研究结果基本一致，证明该试验具有可重复操作性。

　　 珊瑚砂孔隙率大，富含内孔隙。大量试验数据显示，珊瑚砂内孔隙形状各异，孔隙度极高，与颗粒易破碎性共同影响其压缩性。

　　 颗粒在外力作用下的损伤指土颗粒的破碎，颗粒级配随着破碎而变化，进而影响其强度，并对工程安全造成严重威胁。E.Guyon等 ^[5]最早提出将土颗粒破碎分为破裂、破碎和研磨3类。

　　 大量试验表明珊瑚砂颗粒破碎明显存在于压缩和剪切过程中，而内孔隙的存在对颗粒破碎和压缩性起到催化剂的作用。

　　 研究材料破碎的首要问题是在试验中如何度量颗粒破碎程度。K.L.Lee等 ^[6]将质量累积15%的粒径作为描述颗粒破碎的特征粒径，中国水科院选用质量累积60%的粒径表示特征粒径，衡量颗粒破碎。但以上度量方法只是片面地反映颗粒破碎，为此，B.O.Hardin ^[7]提出相对破碎率的概念，较好地克服只考虑单一粒径或含量的问题。

　　 压缩试验和剪切试验常用于研究珊瑚砂颗粒破碎，从试验结果中可探究其力学性能，主要考虑应力水平、含砂量、粒径和级配的影响。

　　 秦月等 ^[8]通过超载和常规加载对不同含砂量的珊瑚砂进行固结试验，为探讨含砂量对颗粒破碎的影响，采用颗粒相对破碎率进行分析，研究结果表明随着含砂量的增加，颗粒破碎先减少后增加，并在含砂量为60%～70%时达到最低。此外，还得出加载梯度和水含量在珊瑚砂颗粒破碎中起正相关作用的结论，并指出0.25mm是需要关注的粒径之一。

　　 蒋礼 ^[9]选用相对破碎率衡量珊瑚砂破碎的大小，并引入极限破碎率的概念。使用高精度环剪仪进行试验，得出粒径越大相对破碎率越大、级配越差相对破碎率越大的结论，研究结果表明应力水平对颗粒破碎具有正相关的影响。

　　 纪文栋等 ^[10]在探究珊瑚砂颗粒破碎影响因素时考虑加载方式和应力水平，并提出又一描述颗粒破碎的指标:颗粒破碎增长率。为保证试验的可靠性，采用4种试验方法，并对样品的干密度和含水率进行控制，验证颗粒间运动和接触力对珊瑚砂破碎的重要影响，二者缺一将使破碎率明显降低。研究发现0.25mm是珊瑚砂颗粒含量变化的阈值，这与秦月等的试验结论一致，证明珊瑚砂粒径为0.25mm时具有重要研究价值。

　　 张小燕等 ^[1]探究珊瑚砂的蠕变破碎，通过对试验前后颗粒形状因子的对比，说明珊瑚砂颗粒破碎具有明显的自相似性和无尺度性，呈现分形分布的特征。用相对破碎率表示分形破碎的现象，由试验数据可知珊瑚砂分形维数在一维压缩下约为2.5，即蠕变破碎在高压力下只占一小部分，破碎释放的孔隙与更小颗粒中和是发生蠕变的主要原因。

　　 以上研究成果主要探究颗粒破碎的影响因素，此外，对于颗粒破碎程度和强度间的关系也进行了很多研究，提出颗粒破碎与塑性功、应力比等的经验公式。关于珊瑚砂应力-应变本构模型的研究成果也较多。

　　 张弼文 ^[11]将激光散射法和筛析法得到的数据拟合成级配曲线，得出随着荷载的增加和粒径的增大颗粒破碎越剧烈的结论，并将试验得出的破碎率与压力值进行处理，拟合出经验公式。

　　 土受压时体积减小的特性是土的可压缩性，颗粒间的摩擦是影响土压缩性的最重要因素。而对于珊瑚砂而言，易破碎性被认为是决定其高压缩性的主要原因。在压缩过程中，珊瑚砂颗粒重排列，体积变小;在破碎过程中，破碎释放的内孔隙和更细小颗粒中和，加剧了体积收缩。

　　 我国学者对珊瑚砂的压缩性开展诸多研究，如对钙质砂进行单轴和三轴压缩试验，研究结果表明滞回周期内压缩曲线不明显，说明珊瑚砂的压缩会产生不可逆的塑性变形;对南海珊瑚砂进行测定，分析一维和三维压缩曲线后，得出珊瑚砂压缩性随着孔隙比的增加而增大的结论。

　　 张弼文 ^[11]通过设定关于珊瑚砂不同粒径和不同孔隙比的压缩试验，证明压力越大，初始孔隙比对珊瑚砂体积压缩的影响越小;在试验中验证珊瑚砂产生了不可恢复的压缩变形;得出珊瑚砂卸荷时的膨胀线斜率比黏性土小，且粒径对膨胀线斜率的影响极小的结论。在初始孔隙比相同、粒径不同的曲线中，随着压力的增加，粒径大的颗粒压缩性相对大。张弼文解释说，气体排出和颗粒重排在加载初期是影响珊瑚砂压缩性的主要因素，后期加载时的影响因素则主要为颗粒破碎。

　　 珊瑚砂颗粒间最主要的接触是点接触，良好级配和密实性使土的点接触增多，作用在单个接触处的应力减小，所以级配和密实度也是影响颗粒压缩性的重要因素，但在压缩后期颗粒破碎对压缩性起决定性作用。

　　 珊瑚砂是一种富含碳酸钙的颗粒材料，其性质与陆源砂有很多不同。中国南海有丰富的珊瑚砂，且有使用珊瑚砂进行工程建设的成功案例，使其研究价值极高。在综述文献的基础上，主要得出以下结论。

　　 1)对珊瑚砂颗粒形态的研究主要通过扫描电子显微镜进行观测，可知珊瑚砂颗粒多为角状和纺锤状，形状极不规则。

　　 2)珊瑚砂颗粒形状的不规则性和多孔性使得其易发生颗粒破碎;低硬度的方解石和文石作为珊瑚砂的主要矿物成分，使珊瑚砂硬度远低于石英砂，这也是造成珊瑚砂颗粒易破碎的原因之一。目前关于珊瑚砂颗粒破碎与塑性功的关系、应力-应变关系本构模型的研究成果较多。

　　 3)珊瑚砂压缩性除表现在颗粒重排列和压密外，颗粒破碎也是一个重要因素。颗粒破碎后，更小的颗粒填充到孔隙中，使得珊瑚砂的压缩性更大。

　　 因此，珊瑚砂颗粒形状的不规则性使颗粒接触点应力偏高，易破碎;多孔性为破碎后的更小颗粒提供空间，又为珊瑚砂的压缩提供可能。几种性质共同作用造就珊瑚砂特殊的力学性能，使其具有重要的研究价值。