管幕箱涵工法因其施工過程環(huán)境擾動較小的特性非常適合建設下穿通道。進行砂土地層中重力場非相似模型試驗,探究管幕結(jié)構(gòu)在維持開挖面穩(wěn)定和限制環(huán)境擾動方面的作用,通過控制開挖面板位移模擬開挖面失穩(wěn)破壞過程,采用壓電薄膜監(jiān)測開挖面三維土壓力分布形式、DIC雙目相機監(jiān)測地表三維位移和分布式光纖監(jiān)測模型管幕變形將傳統(tǒng)監(jiān)測從點拓展到線和面。對比分析開挖面荷載大小及分布、地表沉降大小及分布和管幕結(jié)構(gòu)變形隨開挖面位移變化規(guī)律,揭示管幕作用下矩形開挖面穩(wěn)定及環(huán)境影響機制。管幕結(jié)構(gòu)能夠阻斷滑動面向地表延伸及滑動塊上方土體塌落,最終承擔部分松動土壓力并維持上覆土中土拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,有效降低矩形開挖面荷載并顯著限制環(huán)境擾動。模型試驗研究結(jié)論對管幕箱涵工法發(fā)展具有指導意義。