天然气水合物因其储量丰富、环境友好等特点备受世界各国政府和研究者关注。然而,水合物开采过程会造成储层胶结结构破坏,储层承载力降低,进而可能诱发井筒失稳、海底滑坡以及甲烷气体泄漏等工程地质灾害。阐明水合物储层力学特性是评价开采过程储层稳定性的重要前提。本文主要开展了南海含水合物沉积物剪切和蠕变特性实验研究,阐明了其强度和变形规律,以期为我国南海天然气水合物资源安全开发提供基础数据和理论支撑。首先,测试分析了我国南海神狐海域海洋土基础物性,得到粒径级配、物质组成、微观结构、液塑限及含水率等多项参数,分析发现南海该海域海洋土为级配良好的粘性土,存在石英、伊利石、高岭石、斜长石及绿泥石等多种黏土矿物以及硅藻等结构;海洋土塑性指数为16.86%。其次,开展了海洋土重塑试样常规单级和多级三轴剪切实验,发现无论含水合物还是不含水合物沉积物试样,当有效围压较低时,其应力-应变曲线呈现出显著的应变软化现象,而随着有效围压的增大,逐渐呈现应变硬化趋势;试样强度、弹性模量随着有效围压以及水合物饱和度的增大而增大,而体变随有效围压的增大以及饱和度的减小而增大;多级三轴剪切实验得到的强度、体变规律与常规单级三轴剪切实验较为相似,而弹性模量相差较大,有效围压为0.5 MPa～1 MPa时,多级三轴剪切实验的弹性模量约为常规三轴剪切实验的126%～212%。最后,开展了实验室重塑水合物试样蠕变实验,分析了应力水平、有效围压以及水合物饱和度对南海水合物储层蠕变特性的影响。研究发现:无论是含水合物还是不含水合物沉积物试样,在相同蠕变时间,轴向应变与应变速率均随应力水平、有效围压的增大而增大;试样起始应变与流变起始应变随应力水平、有效围压的增大而增大,而流变起始时间与之相反;相同轴向载荷时,水合物的存在使试样的轴向应变与应变速率显著降低;在含水合物沉积物试样中,含加速蠕变阶段蠕变实验的破坏时间约在80 h,且随有效围压的增大而减小。