天然气水合物广泛分布于海洋大陆架边缘和冻土区，是一种碳储量极为丰富的能源。近些年来，针对天然气水合物的资源化评估和开发利用所涉及的各类问题，比如蕴藏机理、勘探技术、开采技术和安全以及环境影响评估等，人们进行了大量的研究工作。本文围绕水合物开采中的关键问题，即含水合物土的力学行为，开展了以下几个方面的工作:　　一、提出了在等容条件下制备含水合物土的方案和根据气体消耗量来计算水合物饱和度的方法。采用非饱和法制备了含水合物土试样，研究了气体压力、温度和水的初始饱和度对制样的影响。实验结果表明，在等容条件下，气体的注入压力必须超过某一限值，才能保证水合物的生成，而且压力越大，在相同的时间内，生成的水合物越多;水合物的反应要求一定的过冷度，快速降温有利于水合物的反应;通过增加原生样中水的饱和度，可以增大含水合物试样的水合物饱和度，但制样的可重复性降低;对冰粉法进行了初步的试验，证实了它的可行性，但冰粉法制备的含水合物试样的均匀性有待进一步求证。　　二、运用核磁共振技术对水合物在砂中生成和分解过程进行了研究。确定了水合物反应过程中各组分的含量，包括气体、水以及水合物中的水分子和气体分子的数量，推算了在水合物成核之前水处于亚稳态时，水和溶解气体分子的数量之比;基于可信半径的核磁共振弛豫反演算法，提出了一套根据水合物在砂中生成和分解过程的弛豫响应来推测水合物在孔隙中的赋存形式的方法。　　三、将一台软岩压力机改造成适合于含水合物土和冻土的高压低温三轴仪，实现了含水合物土制样和三轴剪切的一体化。利用该三轴仪，研究了含水合物砂的三轴剪切行为。实验发现，水合物对土的强度、刚度和剪胀性有促进作用;水合物增大了粘聚力，对摩擦角的影响不明显;净围压有助于提高含水合物土的强度和应变硬化趋势;颗粒粒径对含水合物砂的力学行为也有影响，粒径越小，压缩性越大;割线模量随水合物饱和度增加而增加，但与净围压的关系并不明显;割线泊松比与净围压和水合物饱和度的关联度不明显;非饱和法适合制备水合物饱和度低于38％的含水合物土试样，制备饱和度高于45％的试样的可重复性显著降低。　　四、建立了含水合物土Mohr-Coulomb本构模型，将粘聚力、弹性模量、剪胀角表示为水合物饱和度的函数，引入有效饱和度来考虑胶结随剪切的退化;建立了含水合物土临界状态模型，该模型考虑了使颗粒材料区别于其他大多数工程材料的Reynold剪胀效应，能更好地模拟含水合物砂的应变硬化或应变软化的行为;采用这两个本构模型对简化的采气模型进行了模拟，为了准确预测地层沉降，当含水合物土受到的有效应力和水合物饱和度发生较大改变时（即是降压采气的过程），压缩屈服扮演着重要的作用，而Mohr-Coulomb模型不能模拟压缩屈服;利用含水合物土临界状态模型分析了水合物初始饱和度、开采比例和降压幅度对地层沉降的影响进行了分析，结果表明提高开采比例或降压幅度，地层沉降加大，计算结果可以用来估算水合物开采导致的地层沉降。