近些年来我国内河航运量逐步增加,水运枢纽的通航能力已渐近饱和,大量的船闸新建或扩建工程已动工或处于筹备论证阶段。由于项目建设用地紧张,相当一部分多线船闸建设需要紧邻已建船闸。研究基坑开挖对邻近船闸的影响,二者之间有限土体的土压力及其分布规律,是不可回避的问题。在现有的设计规范中仍沿用传统土压力理论的计算方法,均假定挡墙后方填土为半无限体,与实际情况存在差异。本文针对有限宽度土体的变形特征及土压力问题,开展了常规土工模型试验、离心模型试验及有限元数值模拟分析,主要工作和结论如下:(1)自主研发常规土工模型试验设备,并结合颗粒图像测速技术探究有限土体破坏模式与传统土压力理论之间的差别,并划定有限土体与半无限土体之间的界限。试验结果显示,随着土体宽深比的减小,有限土体破坏滑动面的形态将经历三个过程:滑动面为过活动挡墙墙脚至土表的平面;滑动面产生折角;滑动面过活动挡墙墙脚发展至固定挡墙墙面。根据试验中有限宽度土体的破坏滑动面角度可以推断,“半无限土体”与“有限土体”的界限应介于土体宽深比0.75与1之间。(2)结合有限土体破坏特征,利用极限平衡理论及土体破坏滑楔体假设,提出三种有限土体的破坏变形模式,并推导相应的主动土压力计算表达式。破坏模式1:当土体宽深比k>0.5时,滑楔体呈三角形;破坏模式2:当土体宽深比0.25≤k<0.5时,滑楔体呈不规则四边形:破坏模式3:当土体宽深比k<0.25时,滑楔体呈梯形。(3)开展离心模型试验,并运用颗粒图像测速技术,观测采集有限土体破坏状况及其主动土压力,与本文所提出的三种有限土体破坏模式相比较验证其合理性。试验结果表明,当土体宽深比缩小或当墙土摩擦角增大时,有限土体主动土压力逐渐减小,且主动土压力系数沿深度方向逐渐减小。在不同宽深比、不同墙土摩擦角条件下所测得的土压力分布趋势与本文计算值基本吻合。(4)采用有限元数值模拟的方法与离心模型试验结果相验证,补充试验组数,深入探究土体宽度及墙土摩擦因素对有限土体破坏的模式的影响。从模拟数据结果可以看出,当有限土体达到极限平衡状态时,不可以忽略固定挡墙一侧水平土压力。土体宽度的减小将使得滑楔体与固定墙面的接触面积增大,土体稳定性得到提高。当有限土体两侧挡墙墙土摩擦角增大时,有限土体主动土压力逐渐减小,固定挡墙一侧摩阻力不断增大,使得土体的稳定性得到提高。靠近固定挡墙一侧本应产生位移的土体,由于墙土摩擦的作用保持不动,有限土体的塑性区面积将相对减小。