本文针对珊瑚礁砂具有孔隙率大、形状不规则、易破碎和颗粒间易产生胶结等特性,其力学特性与一般陆、海相沉积物之间存在显著差异;面临着满足岛礁工程地基长期安全稳定性评价,提升远海岛礁工程设施的建设技术水平的战术需要及适应未来海洋土木工程发展的战略需求问题,系统开展高强预压珊瑚礁砂锚固性能研究。主要研究内容及结论如下:1)开展珊瑚砂侧限条件下高强预压锚固技术在干燥和浸水环境下长期稳定性试验研究,得到如下结论:(1)在相同的珊瑚砂侧限条件下浇筑膨胀混凝土,膨胀压应力随时间呈线性递增规律,且在46小时左右达到峰值,之后压应力有小幅度降低然后趋于稳定。膨胀锚固体在干燥和浸水环境中其膨胀压应力降低率较小,最大降低率仅为4.37%,说明膨胀锚固体在浸水环境中可以保持良好的稳定性。(2)膨胀锚固体无论长期处于干燥或者浸水环境下,在合理膨胀剂含量下膨胀压应力及CT值随着膨胀剂含量的增加而更加稳定,印证了高强预压锚固技术应用于岛礁工程地基的长期稳定性可以得到保证。2)针对不同粒径珊瑚砂进行不同侧限围压下珊瑚砂侧限压缩试验,分析得出珊瑚砂沉降量及应力值,建立应力与定量破碎指标关系,探究其应力传递规律及颗粒破碎特性,得到如下结论:(1)珊瑚砂在绝对侧限条件下受逐级递增荷载作用下,其沉降位移随着荷载的增加呈递增趋势,大粒径的珊瑚砂竖向总沉降大于小粒径珊瑚砂。颗粒破碎达到一定程度后其破碎速率逐渐减弱,在压缩后其体积也趋于稳定状态。(2)选用Marsal破碎指标Bg来衡量颗粒的破碎情况,在经过侧限压载后小粒径含量增加,整体曲线颗粒级配由单一级配变为多粒径级配。珊瑚砂颗粒形状越不规则、级配越均匀、压力越大、粒径越大,其颗粒破碎现象越显著。(3)珊瑚砂在相对侧限下受逐级递增荷载,其沉降位移随着荷载的增加呈递增趋势与绝对侧限规律一致,但是由于横向位移的存在导致沉降位移随着侧限的减小而增加。(4)10～15mm粒径珊瑚砂分别在绝对侧限、K1侧限及K2侧限下进行压缩试验,K1侧限及K2侧限破碎率Bg分别比绝对侧限减小了37%、21%,证实了侧限强度越高颗粒破碎现象越明显。3)为了定量研究高强预压锚固技术抗拔力提升效应,从密实度提升效应以及正应力提升效应入手,通过研究膨胀锚固体以及膨胀锚固体外介质的膨胀压力传递规律以及CT值变化规律,从而研究得出其锚固效应提升原因。主要结论如下:(1)研发了一套能消除CT伪影、获取极大膨胀应力、精确定位扫描的高强预压锚固体系测试装置及方法,建立了以膨胀剂含量及临空面距离为变量的CT值预测公式。(2)对自膨胀锚固体及锚固体外土体进行对比试验,以CT值、径、环向膨胀应力及体应变为主要表征量,定量阐明锚固体外土体从内圈层到外圈层密实度呈线性降低,而大直径锚固体线性增加的力学机理。(3)在膨胀锚固体的膨胀力作用下,同一珊瑚砂层面上珊瑚砂所受膨胀压应力随距锚孔边壁距离呈指数下降趋势。同一珊瑚砂层面上珊瑚砂CT随距锚孔边壁距离呈对数下降趋势。(4)对比高强预压锚固技术应用在珊瑚砂和土体中的应力及密实度变化规律发现,总体变化趋势相同,不同的是变化速率,这是由于珊瑚砂的颗粒破碎特性以及变形导致应力卸载导致的。(5)在相同养护周期内,当膨胀剂含量在25%以内时,锚固体极限抗压强度随着膨胀剂含量的增加而增加。随着养护周期的增加,其极限抗压能力随之增加,当膨胀剂含量为30%时,随着养护周期的增加其极限抗压能力反而下降。(6)分析了膨胀锚固体在拉拔过程中受力机理,同时考虑膨胀锚固体桩端扩头效应引发的的桩端阻力、桩侧膨胀效应引发的桩侧摩阻力及珊瑚砂颗粒破碎引发的桩端和桩侧阻力弱化特性三个因素推导了高强预压膨胀锚固体极限抗拔力理论公式。4)为了直观的观测到膨胀锚固体膨胀应力的产生以及传递,本章分别通过膨胀锚固体端部可视化以及侧壁可视化两类试验来直观的分析研究膨胀锚固体膨胀效应。主要结论如下:随着膨胀剂含量的增加,膨胀锚固体端部及侧边在土体中的扩头距离随之增加,并且随着养护时间的增加而增加,膨胀锚固体膨胀力增长较快是在养护48小时内,过了48小时其膨胀力基本不再增加从而趋于稳定。最后对本文的研究成果做出了总结,并对今后高强预压锚固技术应用于海礁项目上做出了展望。