中国科学院流固耦合系统力学重点实验室的土力学课题组利用自主研制的含水合物沉积物合成与力学性质测量一体化实验装置，以我国南海北部陆坡和东沙海域海底水合物沉积物为实验介质，获得了国内最为系统的南海含水合物沉积物的应力应变关系、渗透率等力学参数，并提出了含水合物沉积物弹性模量与水合物饱和度的基本关系，相关成果和数据可为我国水合物勘探、开采与安全性评价提供基础数据。

（a）一体化实验装置 （b）应力应变曲线

图1 含水合物沉积物力学特性实验装置与应力应变曲线

    针对水合物分解引起的地层不稳定性问题，相关研究人员逐步实现了从小尺度（m）模型到较大尺度（100m）三维模型的离心机模拟，通过室内实验发现了水合物分解引起地层分层、气体喷发现象；针对水合物分解引起的地层滑塌进行了多因素实验模拟和理论分析，获得了水合物分解引起海底滑塌的基本数据和演化特征，并建立了水合物开采引起地层不稳定性的数值模拟方法，相关成果已部分应用于我国南海海域水合物钻探工程。

（a）离心机实验装置 （b）水合物分解过程中土层沉降、开裂与滑动

图2水合物分解引起地层不稳定的离心机实验模拟

    相关研究顺利完成了国土部127专项的外协课题“水合物分解的土力学响应及土层不稳定性评价”，取得的阶段性成果得到专家组的肯定，评审结果为优秀。

相关工作已发表在《Journal of Petroleum Science and Engineering》《Journal of Heat transfer-The Transactions of ASME》《Acta Mechanica Sinica》《Science China-Physics Mechanics & Astronomy》等刊物上，并申请了3项发明专利。

    在前期工作基础上，课题组在我国陆域和海域天然气水合物的研究工作也获得了后续的支持，重点将针对天然气水合物试验性开采、现场监测的关键力学问题开展研究。