钙质砂是富存于热带海洋环境(包括中国南海海域)中的一种特殊岩土介质,主要化学成分为碳酸钙。钙质砂通常由珊瑚、海藻、贝类等海洋生物遗骸组成,由于特殊的物理、化学和生物作用,钙质砂具有孔隙(尤其是内孔隙)发育、颗粒易破碎、形状不规则、结构性强等特点,使得钙质砂在物理力学尤其是渗透性质方面不同于一般陆源石英砂。本文对采自南海某珊瑚岛礁的钙质砂试样进行初步研究,包括级配分析颗粒组成、能谱分析测定各元素含量、扫描电镜(SEM)拍摄钙质砂微观照片观察细观形貌等。首先,采用传统常水头渗流试验,探究了颗粒粒径、孔隙率、级配指标(不均匀系数Cu、曲率系数Cc)对钙质砂渗透性的影响。针对钙质砂特殊的结构性,采用扫描电镜和图像处理技术,引入球Φ和圆度χ的比值ψ状参数从三维空间角度对颗粒形状进行了定量描述,并在粒径区间、相对密实度相同的条件下,通过与福建标准砂、人造玻璃珠进行对比试验来考查钙质砂的渗透特性,从而进一步探究颗粒形状对钙质砂渗透性的影响；随后,自行研制可以模拟在较高速水流作用下进行多孔介质渗流的试验装置,模拟在风、浪、地震等极端荷载作用下钙质砂较高速水流条件下的非达西渗流状态,并采用多孔介质渗流方程对试验结果进行拟合；最后,采用CFD-DEM流固耦合数值方法模拟粗粒土渗流过程,并与相同条件下的物理试验进行对比验证可靠性。常水头渗流试验结果表明,钙质砂渗透性随着颗粒粒径的增大而增大,渗透系数与平均粒径呈二次方关系；在相同粒径区间下,钙质砂的渗透性随着孔隙率的增大而增大,渗透系数与孔隙率呈线性关系；随着不均匀系数Cu和曲率系数Cc的增大,钙质砂混合料试样的渗透性增大,渗透系数分别与两个级配指标呈线性关系；钙质砂颗粒形状多变,具有较强的结构性和不均匀性,在相同粒径区间和相同密实度条件下钙质砂的渗透性小于陆源石英砂和玻璃珠,表明颗粒形状越复杂,渗透系数越小。非达西渗流试验结果表明,钙质砂形状多变和孔隙发育等特点对其较高速水流作用下的渗流特性有较大影响。CFD-DEM流固耦合数值模拟结果与试验结果吻合良好,表明此方法是一种模拟粗粒土渗流过程的有效方法,对今后采用数值方法模拟钙质砂这种复杂形状颗粒的渗流特性奠定了基础。