天然气水合物是由气体（主要是甲烷）和水在高压低温条件下形成的笼型结晶化合物,广泛分布于永久冻土层和深海沉积物。由于其分布广泛、埋藏浅、储量大、能量密度高等特点,被认为是未来潜在的战略储备能源。水合物的不当开采会诱发海底滑坡、海底大规模沉降,威胁钻井平台安全,甚至大量甲烷气体泄露会导致温室效应,引发海啸。因此了解含水合物沉积物的变形及强度特性对含水合物沉积物地层稳定性评估以及水合物的安全开采具有重要意义。本文参照中国南海神狐海域SH3钻孔资料,室内制备含四氢呋喃（THF）水合物试样,开展一维压缩-回弹试验;并根据日本Nankai Trough沉积物特性,室内制备含甲烷水合物试样,开展三轴剪切试验。主要研究成果如下:（1）水合物饱和度和环境温度对含水合物土的一维压缩特性具有显著影响。随着水合物饱和度增大和环境温度降低,含水合物土越难被压缩,可压缩性变小。水合物饱和度和环境温度对屈服后压缩指数和回弹指数影响不明显,但水合物饱和度的提高和环境温度的降低明显减小屈服前压缩指数,增大先期固结压力。根据分析结果,提出了先期固结压力随水合物饱和度变化的经验关系式,并且给出了能有效描述一维压缩曲线的数学表达式。（2）含水合物沉积物的应力-应变曲线受水合物饱和度和有效围压共同影响,有效围压越高、水合物饱和度越高,应变软化特征越明显。水合物的存在提高了沉积物的刚度和强度,但对内摩擦角的影响不大。有效围压的增大也增加了沉积物强度和割线模量。引入软化系数对含水合物沉积物的软化特性进行了定量分析,并从微观机制上肯定了水合物损伤破碎是引起水合物胶结效应降低,从而导致应变软化行为的主要原因。在邓肯-张模型中引入损伤因子来描述含水合物沉积物在剪切过程中的损伤规律,并且建立了含水合物沉积物的修正邓肯-张本构模型,计算结果表明该模型能体现含水合物沉积物的主要力学特征。（3）温度和孔压对含水合物沉积物的应力-应变曲线有显著影响。随着温度的降低和孔隙压力的增加,含水合物沉积物发生应变软化和剪胀行为的趋势更强。较低的温度和较高的孔压明显提高了含水合物沉积物的刚度和强度。引入相态参数来表征温度和孔压对含水合物沉积物力学特性的影响。此外,还提出了割线模量、强度和粘聚力与相态参数关系的经验公式。模拟结果与试验数据具有较好的一致性,表明所提出的相态参数能够有效地描述温度和孔压条件,所提出的经验公式能够解决刚度和强度随温度和孔压条件的变化。