二级垛式悬臂式挡墙由单级悬臂式L型挡墙呈上下砌垛方式组成上层单级悬臂式L型挡墙和下层单级悬臂式L型挡墙，该结构型式简单、占地少、对地基承载力要求不高等特点，在工程中逐步得到了应用。目前，对该支挡结构的设计还处于摸索中，经验超前于理论，特别是地震荷载作用下的动力反应国内外甚是缺乏。然而，从近几年来的大地震工程实践表明，设计时仅按拟静力的方法来考虑作用在支挡结构的动土压力，与实际地震荷载作用下的动土压力差别较大，且分布形式也不相同。因此，开展二级垛式悬臂式支挡结构在地震荷载作用下的动力特性研究就显得十分重要和有意义。本文在总结了各类型式的挡土墙在动力特性方面研究成果的基础上，以二级垛式悬臂式挡土墙为研究对象，采用解析法、室内振动台模型试验和数值计算方法，较为系统地分析了回填材料、挡墙等级、挡墙高度等主要因素对二级垛式悬臂式挡土墙抗震性能的影响。本文主要研究内容、方法及相应成果如下：(1)查阅相关文献，总结已有悬臂式挡墙抗震破坏形式和分析方法（解析法、数值计算方法、试验方法和现场试验方法），并对已有室内模型试验成果进行总结，归纳模型试验中各因素对悬臂式挡土墙抗震性能的影响，为本文二级垛式悬臂式挡土墙振动台模型试验研究以及动力特性的数值分析提供参考。(2)基于相似理论，通过量纲分析，确定了室内模型试验的相似系数，制作了6组悬臂式挡土墙模型，分别进行了不同水平地震加速度峰值下的振动试验，测试了二级垛式悬臂式挡土墙模型的加速度、动位移及侧向动土压力随挡墙高度的变化规律，分析了墙后填料类型、挡墙等级和挡墙高度3种因素对悬臂式挡土墙抗震性能的影响，并与单级悬臂式挡土墙的测试结果进行了对比。(3)建立二级垛式悬臂式挡土墙动力分析模型，采用MIDAS/GTS有限元软件，对不同水平地震加速度峰值下该挡土墙动力特性进行系统分析，研究单级、二级悬臂式挡土墙在不同工况的加速度、动位移及动土压力响应的分布规律。并将有限元计算结果与室内模型试验结果进行了对比，研究成果将为二级悬臂式挡土墙的设计、施工有一定的参考价值。(4)提出了两种二级垛式悬臂式挡土墙土压力的计算方法，一是分级墙背条件，二是假想整体墙背条件；针对不同墙后填料类型、墙高、挡墙等级、水平地震加速度峰值等，将两种计算方法的结果与模型试验、数值模拟的结果进行了对比分析，提出了二级垛式悬臂式挡土墙在地震条件下土压力修正系数；依据二级垛式悬臂式挡土墙的特点，探讨了二级垛式悬臂式挡土墙的应用条件及其优越性，以期为工程应用提供理论依据及技术参考。