天然气水合物资源被誉为21世纪最具开发价值和应用前景的新型能源,可望有效解决能源短缺问题。水合物开采分解极易导致海床不均匀变形、开采井结构失稳等工程灾害,深入探索含水合物沉积物的物理力学特性,建立模型对其强度和变形等特征进行模拟对保障水合物安全开采具有重要意义。含水合物沉积物的力学特性与水合物的填充和黏结效应及沉积物的各向异性有关,本文通过考虑以上影响因素,在CASM框架下建立了含水合物沉积物弹塑性本构模型,并与已有试验对比验证,主要研究成果如下:（1）为了反映超固结土的力学行为从弹性到塑性的光滑过渡,将下负荷面理论分别引入修正剑桥模型及砂土和黏土统一本构模型（以下称为CASM）并进行对比分析,CASM屈服面更为灵活便捷,多了两个形状参数,且采用了非相关联流动法则。通过对无水合物沉积物试验进行了预测,表明下负荷面CASM能很好反映其应力应变趋势。（2）通过考虑水合物对沉积物的填充和黏结作用,建立了可以合理反映含水合物沉积物力学特征的弹塑性本构模型。水合物生成后往往占据了沉积物土骨架孔隙,或黏结于相邻土颗粒之间,具有填充和黏结作用,改变了沉积物原有孔隙比和密度,影响了沉积物的物理力学特性,在描述含水合物沉积物的力学和变形特性时需考虑两者的影响。本文基于CASM,结合水合物侵入孔隙的致密化特性,提出等效孔隙比来反映水合物的填充作用,引入黏聚强度来反映水合物对沉积物的黏结作用,并采用非相关联流动法则,进而建立能够描述水合物填充和黏结作用的含水合物沉积物弹塑性本构模型。与室内试验和已有本构模型对比表明该模型能较好的模拟含水合物沉积物的力学和变形特性,可有效描述水合物含量、有效围压对沉积物的强度、刚度、硬化软化、剪胀剪缩等特性的影响。（3）为了反映天然状态下含水合物沉积物的固有各向异性和应力诱导各向异性,建立了考虑各向异性的含水合物沉积物弹塑性本构模型。土骨架和水合物的存在均会引起含水合物沉积物的各向异性,随着施加应力的变化,含水合物沉积物也会出现应力诱导各向异性。为了更全面真实地反映自然状态下含水合物沉积物的力学特性,从各向异性刚度矩阵、屈服面旋转和旋转硬化的角度建立了考虑固有各向异性和应力诱导各向异性的本构模型,并对原位试样三轴试验进行了模拟,对比分析考虑各向异性和不考虑各向异性时本构模型模拟应力应变曲线的差异,表明考虑各向异性的本构模型更为合理且更能全面反映含水合物沉积物的力学特性。