天然气水合物广泛存在于大陆永久冻土带和深海里，被认为是将来替代石化燃料的新能源。然而，天然气水合物开采过程中水合物的分解将减小水合物饱和度，降低沉积层地质构造强度，使得含水合物地层承载能力减小，从而影响地面开采设备的稳定性，甚至引发海啸。因此，研究沉积物中水合物饱和度及其相应力学特性具有重要意义。利用时域反射技术（TDR）测量了由不同的四氢呋喃（THF）和水的摩尔比溶液生成水合物前后的介电常数，并根据水合物生成前初始含水量和生成结束后剩余水含量理论值建立了测量“THF水溶液+水合物”体系含水量的经验计算公式。同时利用TDR分别测量了沉积物中THF和甲烷水合物饱和度，并对THF水合物饱和度的TDR测量值与理论值和甲烷水合物饱和度的TDR测量值与压力降计算值进行了对比，发现误差很小，从而证实了TDR测量值可靠。利用自主研制的水合物合成与力学特性测试一体化装置，以不同颗粒级配的天然砂为沉积物骨架，合成了不同甲烷水合物饱和度的含甲烷水合物沉积物，并对其进行了一系列不排水三轴压缩试验，结果表明：含甲烷水合物沉积物呈脆性破坏；相同沉积物下，抗剪强度和弹性模量随着有效围压和水合物饱和度的增加而增加；低水合物饱和度（<35%左右）时，抗剪强度和弹性模量增加幅度较小；高水合物饱和度（35%左右-55%左右）时，其增加幅度较大；内摩擦角随着水合物饱和度的增加而基本不变，而粘聚力随着水合物饱和度的增加呈显著增大；在此基础上，提出了抗剪强度与有效围压和水合物饱和度的关系模型。同时表明：相同水合物饱和度和有效围压下，含甲烷水合物细砂沉积物的抗剪强度大于含甲烷水合物粗砂沉积物；相同沉积物、水合物饱和度和有效围压下，含甲烷水合物沉积物的抗剪强度大于含四氢呋喃水合物沉积物。