全球天然气水合物储量巨大,其中近90%的水合物赋存于渗透率较低的细粒储层中,如我国南海神狐海域水合物储层。该类型水合物储层具有非成岩和弱胶结特征,水合物开采过程极易引起储层沉降和变形,甚至引发井筒坍塌和海底滑坡等灾害。因此,针对我国南海水合物储层泥质粉砂特征,深入探索其强度与变形特性演化规律,并评估开采过程储层稳定性,是实现我国南海水合物资源安全高效开发的关键。基于此,本文系统研究了南海水合物储层物理力学性质及其本构关系,分析了南海水合物富集区海洋土的基础物性,探明了多参数影响下泥质粉砂型水合物储层力学特性演化规律,构建了适用于海底水合物储层的临界状态本构模型,揭示了降压开采过程水合物储层力学响应规律。具体研究内容与结论如下:（1）研究了我国南海水合物富集区海洋土的基础物性,获得了海洋土的粒径级配、比表面积、孔径分布、颗粒形状、含水率、液塑限、矿物组成、强度和变形特性等物性参数。结果表明:南海水合物富集区海洋土为级配良好的泥质粉砂,比表面积范围为20.38m2/g～28.48m2/g;颗粒以面对面的层状结构堆积,其矿物组成主要为石英、斜长石、方解石及部分黏土矿物;在剪切过程中海洋土呈现应变硬化和剪缩特性,并根据上述结果建立了南海水合物富集区海洋土的强度准则。（2）开展了南海泥质粉砂型水合物沉积物在不同固结状态下的排水剪切实验,探究了水合物赋存、有效应力、孔隙压力和超固结比等多参数对水合物沉积物强度和变形特性的影响,结果表明:水合物的赋存增强了水合物沉积物的剪胀特性,有效围压的升高降低了水合物沉积物的应变软化和剪胀特性;孔隙压力和超固结比的增加可以提高水合物沉积物的初始弹性模量和破坏强度,同时抑制体积变形。根据实验结果,探究了超固结状态下沉积物内水合物与土体颗粒的相互作用机制。（3）探索了水饱和环境下南海泥质粉砂型水合物沉积物在不同排水条件下的力学特性演化规律。研究了水合物饱和度、有效应力、饱和环境和不同排水条件等多因素对南海水合物沉积物力学特性的影响。结果表明:不排水剪切过程中水合物沉积物试样的超静孔隙水压力为正,试样的黏聚力随水合物饱和度的增加呈线性增加,而内摩擦角几乎不随水合物饱和度变化;不排水条件下的试样比排水条件下的试样更容易屈服并且更接近临界状态,并根据实验结果建立了不同排水条件下南海泥质粉砂型水合物沉积物的强度理论。此外,利用CT可视化系统观察了南海泥质粉砂型水合物沉积物的内部结构,分析并得出了砂质与泥质粉砂型水合物沉积物力学性质的差异是由沉积物骨架颗粒粒径分布与内部水合物赋存形态的不同所导致的。（4）构建了适用于海底水合物沉积物的临界状态本构模型。通过将与水合物相关的硬化参数引入到上下负荷面函数中,使得模型可以描述水合物对沉积物胶结和剪胀作用的影响,以及沉积物不同固结状态与应力诱导各向异性等性质。基于Comsol Multiphysics多物理场耦合软件,将已建立的水合物沉积物的本构模型嵌入到全耦合的热-流-力-化多物理场模型中,分析了海底降压开采过程水合物沉积层的力学响应。结果表明:水合物的分解速率随降压传播速率的降低而降低,在水合物分解界面附近出现了应力松弛现象;由于黏土层比水合物层刚度低,所以黏土层的竖向应变大于水合物层;开采过程中沉积层的屈服主要发生在水合物分解区域,并且与降压作用引起的体积压缩有关。所建立的多物理场耦合模型结合了我国南海储层特征,更有利于评估水合物开采过程储层的力学响应。