天然气水合物(可燃冰)是21世纪最具开发前景的新型战略性替代能源,开采时极易破坏其苛刻的赋存条件而分解,诱发深海能源土(含天然气水合物的土体)斜坡失稳,导致海底滑坡。天然气水合物的分解,一方面导致分解析出的天然气存在于能源土的孔隙中,使能源土的饱和度下降,但一般不小于85%,天然气在能源土中以游离气泡的形式存在,使能源土演变为含气土;另一方面,天然气水合物的分解使能源土孔隙压力急速抬升,有效应力减小,此时深海能源土斜坡的应力状态与静力液化失稳过程可理想化为常剪应力排水(或不排水)应力路径。本文针对这两方面开展了常剪应力路径下含气砂土的三轴试验研究,以期对可燃冰的安全开采提供一些前期的试验基础。本文完成了以下主要工作:(1)提出了制备含气砂土的两种方法:一种是改进的Gas Tube法;另一种是自行设计的水气置换法。两种方法均是通过在GDS标准应力路径三轴试验系统的基础上进行升级来实现的。两种方法各有利弊,考虑课题研究时间,研究内容等各方面因素,本文暂选取第一种改进的Gas Tube方法进行试验研究。(2)总结了含气砂土三轴试验准备阶段可能出现的问题并提出了相应的解决措施,并设计了含气砂土常规三轴压缩试验和常剪应力路径排水与不排水三轴试验的试验方案,同时给出了试验的整体流程。(3)进行了含气砂土的常规三轴压缩试验,探究了含气密实砂土强度与饱和度之间的关系,并与已有的松散状态和中密状态含气砂土的研究结果进行了对比分析,发现气体对含气砂土强度的影响因密实程度的不同而有着截然相反的作用效果。根据已有的饱和砂土的不排水剪切变形与破坏模式,补充了一种密实状态下含气砂土的不排水剪切变形与破坏模式“弱应变软化—剪胀模式”。(4)进行了含气砂土的常剪应力路径排水与不排水三轴试验,研究了不同围压、不同剪应力值、不同密实程度、不同饱和度、不同排水条件下含气砂土在常剪应力路径下试样破坏与变形的规律。