近年来随着中国经济快速发展,高土石坝、大型水电站及深部隧道等大型项目的兴建,并且随着深部岩土力学逐渐兴起,常压条件下测得的砂土力学参数已不适用于高压条件的工程计算与设计;同时由于这些大型项目的负荷较大,伴随而来的高应力常常会引起下部土体产生破碎现象,进而产生与之相关的问题。砂土受荷过程中表现出的特性受相对密度、围压和土体自身的结构等状态变量及颗粒形状、颗粒级配、颗粒表面特征和矿物组成等其它因素共同影响。砂土状态变量和与砂土性质有关的其它因素的多样化导致砂土力学特性与颗粒破碎程度不同。为研究高围压范围内砂土相对密实度、围压和应力路径对土体强度和变形特性的影响,本文通过高压三轴仪在对两种不同应力路径下的3种不同相对密实度中粒石英砂在0.2MPa～8MPa围压范围内进行排水固结剪切试验,获得了偏应力-轴向应变-体应变关系曲线,同时进行颗粒破碎分析,研究初始相对密实度、围压和应力路径对颗粒破碎及其力学特性的影响。主要研究成果如下:(1)对于常规固结排水三轴压缩路径(CTC)的试验,在常至中压范围,试样的应力-应变曲线均表现出不同程度的应变软化,试样体积随轴向应变的增加开始膨胀,其剪胀性随着相对密实度增加和围压的降低而增强:当进入高围压范围(σ3>2MPa)时,应力-应变曲线向硬化型转变,试样体积逐渐收缩,砂土越密实,开始表现为应变硬化型所需的围压越高。对于减压压缩路径(RTC)的试验,不同有效围压下试验结果与常规路径常中压下的试验结果情况相似。(2)对于两种不同路径的石英中砂试样均存在着颗粒破碎率随着围压的增大而增大的现象。在常规路径下存在着随着围压的增大,剪切完成后的相对破碎率逐渐变大,当围压达到某一值时,相对破碎率增加缓慢,之后随着围压继续增加至某一更大值时,相对破碎率又开始增加的现象:对于松砂试样,该围压值为4MPa;对于中密和密砂试样,该围压值为3MPa。在高围压时由于中密和密砂剪切后期出现了明显的颗粒破碎,导致剪切过程中出现了二次相变。(3)回顾了强度和应力剪胀关系的发展,计算得到了石英中砂的破坏内摩擦角和峰值剪胀角,不同密实度土体的破坏内摩擦角和对数围压表现良好的线性关系,拟合确定了破坏内摩擦角随对数围压增加的衰减率;基于Bolton应力-剪胀关系拟合确定了试验砂土的临界状态内摩擦角,建立了剪胀指标与初始相对密实度及平均有效应力的关系式,并确定了相关参数。