能源安全对国家发展至关重要。为实现我国“双碳”和优化能源结构的目标,短期内需要使用清洁能源代替传统能源，天然气水合物因具备清洁高效等优点展现出了巨大的开采价值，多国尤其是能源短缺国家已经将水合物商业化开采纳入战略计划。我国已经在南海先后完成了两轮海域天然气水合物试采，但是还并没满足商业化开采要求。海域天然气水合物大规模开采需要对地层稳定性进行评价，避免储层变形、井周土体破坏和海底滑坡等一系列的工程和地质灾害。
以往研究的重点是含水合物沉积物力学特性分析，而水合物商业化开采是一个长期、动态的过程，因此研究水合物分解后及水合物分解过程中的物理和力学特性变化规律是必要的，而目前对水合物分解过程对沉积物物理和力学特性变化规律并不明晰。本论文通过三轴剪切试验、核磁共振试验和蠕变试验研究了泥质粉砂储层和粉质黏土储层水合物分解前、水合物分解后及水合物分解过程中宏观力学参数和微观孔隙结构的变化规律，基于Duncan Chang模型、Singh-Mitchell蠕变模型和复合材料理论建立了修正的理论模型。
取得的主要研究结论如下：
（1）含水合物泥质粉砂和粉质黏土的应力-应变曲线均表现出应变硬化的特征，但变化规律并不相同，相同试验条件下，泥质粉砂的强度高于粉质黏土并且水合物对泥质粉砂的影响更明显。泥质粉砂和粉质黏土的抗剪强度和初始屈服应力随水合物饱和度的变化表现出良好的线性关系；粘聚力随水合物饱和度的增加线性增大；内摩擦角在水合物饱和度较低时变化较小，在水合物饱和度较高时变化明显。
（2）水合物分解过程中沉积物的T2谱曲线峰值强度减小，其对应弛豫时间增大，推测水合物分解时首先分解于小孔隙或水合物与沉积物交界处。含水合物沉积物在恒温室中分解过程水合物饱和度的变化随分解时间线性变化。区别于水合物合成时的应力-应变曲线，水合物分解过程中的沉积物样品，在有效围压较高时，会同时出现应变硬化和应变软化的现象，原因是可能是在分解过程中水合物未分解区域发生了破碎造成强度急剧下降。
（3）含水合物沉积物蠕变特性曲线呈现初始蠕变阶段和稳定蠕变阶段，根据应变率和试验时间曲线，将应变率为1×10-5对应的时间和应变作为固结变形和蠕变变形的分界点。为了描述含水合物沉积物的蠕变特性，在经典的Singh-Mitchell模型中引入修正参数来描述初始水合物饱和度对样品蠕变特性的影响。
（4）基于Duncan Chang模型和复合材料理论，引入了水合物饱和度、有效
含四氢呋喃水合物沉积物分解相变过程力学特性研究
II
围压和分解区域形状等参数，建立了描述水合物沉积物分解过程中的理论模型。修正的Duncan Chang模型在有效
围压较低时，计算结果和试验值对比较好；假设水合物分解过程中各向均匀分解，使用两相弹性模量模型和Mori-Tanaka等效夹杂方法计算样品的弹性模量，当水合物饱和度较低时，计算值和试验值拟合较好。