海底管道是深水油气资源开发的重要组成部分,作为油气生产系统中的生命线,保证管道的安全是重中之重。深海管道的服役水深已超过2000m,需要承受巨大的外部静水压力,一旦发生局部屈曲失稳,在静水压力作用下屈曲就会沿着管道轴向进行传播,进而破坏整根管道,带来严重的经济损失。与传统的单层管相比,双层管的外压承载力较高,且拥有良好的保温性能,同时可以在管道破损时防止油气产品外泄。因此,在深海油气采集系统中使用双层管具有较好的经济性、实用性以及安全性。当前,我国面临的资源形势非常严峻,石油对外依存度常年高于国际警戒线。随着浅海油气资源的逐渐枯竭,油气开采向深海发展是必然趋势。因此,研究双层管的屈曲传播,探讨所安装的止屈器的工作特性,对提升我国深海油气管道的设计以及深水海域油气资源的开发具有重要的意义。本文在前人研究成果的基础上,对深海双层管的屈曲传播和安装在双层管中的整体式止屈器的工作性能等问题开展了一系列较为系统深入的研究,主要的研究内容和成果简述为以下几个方面：(1)利用自主研制的模拟深海环境的压力缸以及试验设备开展了双层管的屈曲传播和止屈器工作性能的比例模型试验,测得了双层管的失稳压力、屈曲传播压力和止屈器的穿越压力,绘制出了试验构件的压力-体积变化曲线。(2)建立了一种基于非线性有限元软件的数值模拟方法,模拟了双层管的屈曲传播以及止屈控制过程,通过对比数值模拟结果和试验结果,验证了数值模拟方法的精确性。(3)基于该数值模拟方法,对双层管的屈曲传播压力开展了参数敏感性分析。引入了应变硬化模量,提出了一种模拟材料不同硬化特性的改进本构模型；根据广泛的参数化分析结果和试验测试数据,拟合得到了一个计算双层管屈曲传播压力的经验公式；发现了双层管所特有的两种屈曲传播模式,借助本文的数值模拟方法,找寻到了两种模式之间的转换条件。(4)验证了安装有整体式止屈器的双层管抵抗屈曲传播能力的提升。揭示了止屈器的两种穿越模式,研究了不同规格止屈器对其工作性能的影响,根据数值分析结果和试验测试数据拟合得到了整体式止屈器工作效率的计算公式,编写了双层管整体式止屈器的设计指南。