水合物法CO₂封存(HBCS)作为新兴CCUS技术,已展现出巨大的应用潜力和发展前景,但含CO₂水合物储层可能因受力变形而引发工程地质灾害,因而研究沉积物的强度、变形等力学特性,对于保障储层安全具有重要意义。为此,基于南海神狐海域水合物储层地质条件,人工合成制备了含CO₂水合物泥质粉砂沉积物,并在不同水合物饱和度和有效围压工况下,开展了一系列沉积物三轴剪切实验,剖析了泥质粉砂沉积物强度和变形特性的影响规律。研究结果表明:(1) CO₂水合物饱和度、有效围压的增加均显著提高了沉积物的强度与刚度,25%饱和度下沉积物破坏强度和弹性模量增幅最大可达61.3%和188.0%;(2)内聚力、内摩擦角均随着水合物饱和度的增加而增加,前者增幅随水合物饱和度的上升而加快,而后者增幅则呈逐级减小的趋势;(3)剪切过程中含CO₂水合物沉积物呈现出初期加速剪缩而后期减速剪缩的趋势,部分沉积物则出现明显的剪胀现象,含高饱和度水合物沉积物的孔隙体积变化最小。结论认为:(1)所提出的水合物胶结作用与有效围压协同增强机制,揭示了HBCS技术对储层强度和稳定性的双重强化效果;(2)开展HBCS技术具备较高的科学价值与工程潜力,未来可通过实验—模拟—现场工程验证相结合的方式对高水合物饱和度CO₂封存工作展开系统研究和先导实验。