随着中国提出“建设海洋强国”战略目标,南海诸岛开发与建设步伐加快。在南海机场、公路、码头及各类军事与民用建筑修建过程中,均会遇到珊瑚礁砂地基。珊瑚礁砂与一般砂土颗粒相比,其内孔隙丰富、多棱角,极易破碎,珊瑚礁砂地基中的桩基承载特性复杂,研究考虑颗粒破碎的珊瑚砂中桩-土相互作用有利于保证我国南海各类工程建筑强度、变形与稳定性。本文针对原有颗粒破碎研究中,同一粒径内破碎颗粒与未破碎颗粒共存难以区分真实破碎的特点,提出基于染色标定与图像颗粒分割的方法进行颗粒破碎试验研究,并提出基于各粒径区间颗粒生存概率的破碎率新指标。在颗粒破碎土性研究基础上,开展单桩载荷与静力贯入模型试验下的桩-土相互作用研究,分析颗粒破碎对桩基承载力、贯入阻力的影响。并进一步构建考虑颗粒破碎的桩-土相互作用数值模型,分析出单桩载荷与贯入模型试验中考虑颗粒破碎下的桩-土相互作用机理。取得的成果主要如下:（1）提出了染色标定与图像颗粒分割法,量化获得了破碎颗粒的详细来源分布。通过开展单轴侧限压缩与重复击实情况下的珊瑚礁砂颗粒破碎试验,得到了各粒径区间颗粒绝对破碎量wd与压力及击实能的关系。实现了从各粒径区间颗粒详细破碎量角度对颗粒破碎过程中破碎模式的判别。通过定义残余级配曲线,类比原有颗粒破碎指标Bg与Br,提出了反映真实破碎率的新指标Bag、Bar;结果显示新破碎率指标值明显较原有指标值略大,对破碎压实压力变化反应更为灵敏。依据对Markov链中各粒径区间生存概率加权平均得到新破碎率指标Bs,证实在评价单一粒径颗粒破碎时新指标Bs较旧指标Bg更符合试样实际破碎率。（2）对比硅砂地基,进行了珊瑚礁砂地基中单桩的静力载荷与贯入试验。单桩载荷试验研究表明,珊瑚礁砂地基中桩基承载力较硅砂地基中明显要小,珊瑚礁砂地基中桩侧平均摩阻力随桩顶荷载增大而增长至13k Pa后便趋于稳定。珊瑚礁砂地基中的桩基侧阻分担比始终较硅砂地基中小,当荷载较大时,珊瑚礁砂地基中端阻的荷载分担比将远大于硅砂地基中。单桩贯入试验颗粒破碎结果显示:桩端附近破碎颗粒仍然分布在小一级的粒径区间,桩周颗粒破碎的主要方式是颗粒的棱角破坏,桩周颗粒破碎最大的区域位于桩底端第二层附近,桩底颗粒破碎的影响深度约为2.5倍桩径,明显大于硅砂地基中。（3）建立了考虑颗粒破碎效应的桩-土相互作用离散-连续数值分析模型。采用颗粒连接法进行可破碎颗粒簇构建,生成指定级配颗粒簇以模拟桩周可破碎珊瑚礁砂颗粒。采用FLAC差分网格进行桩体构建,获取了桩体的连续应力、应变信息。在单桩载荷试验数值模拟中,对桩周土体施加自重应力场,对桩顶分级施加应力荷载模拟载荷试验过程。在单桩贯入试验数值模拟中,则对土体顶面伺服施加外荷载,对桩顶采用速率控制法加载。并开展数值模拟与试验所得荷载-沉降曲线对比研究,验证了数值模型的合理性。（4）在建立的数值模型基础上,进行了考虑颗粒破碎的单桩载荷试验数值分析。结果显示:在荷载较低不发生颗粒破碎时,可破碎颗粒土地基与不可破碎颗粒土中桩基荷载-沉降曲线接近于重合;随着桩顶荷载增大至颗粒破碎,发生颗粒破碎地基中桩沉降量明显较大。土颗粒破碎将降低侧摩阻力的分担比,导致地基中桩体底部压力增大,而提高发生颗粒破碎地基中颗粒-桩体间摩擦系数能显著减少颗粒破碎量,降低桩底压力。在相同的桩顶外荷载下,发生颗粒破碎的地基中桩侧颗粒移动距离明显较不发生颗粒破碎地基中要大。此外,颗粒位移量大小与颗粒破碎量呈现良好的正相关关系,与所受局部区域平均应力大小关系相对较弱,在此基础上提出了一个正反馈循环机制实现了对珊瑚砂地基中桩基“沉降突变”的阐释。（5）在建立的数值模型基础上,进行了考虑颗粒破碎的桩端贯入试验数值分析。结果显示:在桩侧颗粒未发生明显破碎前,随贯入深度增大,挤土作用增强,持续贯入所需的桩顶压力不断增大;当颗粒发生明显破碎后发生土的体缩,颗粒-桩体间压力降低,贯入所需桩顶压力反而减少。在颗粒破碎进入稳定阶段前,桩周有效接触数与桩周断裂键数具有很好的负相关关系,不发生颗粒破碎的桩周接触数则在桩体贯入的整个过程中比较稳定。单桩贯入过程中桩基的底部应力影响深度始终在4倍桩径附近,桩底颗粒具有一个颗粒不易破碎的压缩区,压缩区外则是一个最易发生颗粒破碎的剪切位移区,颗粒破碎区域的底部外边界距桩端约2-2.5倍桩径;并进一步发现桩端既存在颗粒破碎分区,还存在可以从细观上进行解释的破碎分区演化规律。