钙质砂广泛分布于热带、亚热带岛礁及近陆海床，近年来被大量用于南海岛礁建设中，期间遇到诸多工程建设问题，因此对钙质砂的力学特性研究极为迫切。钙质砂具有易破碎、形状不规则、内孔隙发育等特点，其物理力学特性与陆源砂存在显著的差别。颗粒破碎改变砂的颗粒组成和颗粒形状，是影响钙质砂的力学特性的重要因素之一。本文通过一系列环剪试验对钙质砂的力学特性、破碎特性、形状变化规律进行了系统研究，讨论了强度（咬合作用、摩擦角）与颗粒破碎、形状的关系。　　通过钙质砂大位移的环剪试验发现，随剪切位移增大，残余强度增大;破碎会导致残余剪应力的波动;随竖向压力增加，试样达到残余阶段所需的剪切位移缩短。　　采用筛分和激光粒度仪对剪切后的试样进行分析，得到剪切带上的颗粒组成，结果表明，经大位移剪切后，砂的颗粒级配发生显著变化，由中砂变为粉砂，粒径为0.01-0.075mm的颗粒破碎严重;随剪切位移的增加，颗粒破碎增大;为了考虑小于0.075mm颗粒破碎，修正了Hardin提出的相对破碎率。　　利用显微镜获取剪切带上颗粒的形状特征，计算出颗粒的形状参数，对比试验前后剪切带上颗粒的形状变化，得到以下结果:随剪切位移增加，钙质砂颗粒的圆度和扁平度均减小（颗粒趋于规则）;当剪切位移相同时，钙质砂颗粒的圆度、扁平度随竖向压力增大而减小（颗粒趋于规则）。相反地，经大位移剪切后的石英砂扁平度增大（颗粒趋于扁平）。　　假定钙质砂的表观粘聚力由咬合作用产生，将剪切过程中咬合和摩擦作用分离，提出钙质砂的强度概念模型。基于该模型分析了破碎对强度的影响，发现在峰值强度至残余阶段，破碎对强度不利，而在残余阶段破碎对强度有利。