本发明公开的一种平面模型试验台自动开挖与非均布加载系统及方法，属于矿山与地下工程试验技术领域。包括相似材料模型架、机械化模板装卸系统、高精度自动开挖系统和液压伺服非均布加载系统四个部分；通过水平滑轨、竖向凹槽、凹形滑块、凸型滑块与安装搭扣相配合，实现模型铺设挡板的快速装卸；通过液压控制系统对液压泵与液压缸的独立控制，实现非均布液压伺服加载功能；通过激光扫描设备、纵横电动滑轨、升降钻机和高精度钻头的协同工作，实现对相似模型的高精度、自动化开挖。本发明在实现模板快速装卸的同时，又能实现高精度自动化开挖和非均布加载，具有结构简单、操作简便、开挖精度高和加载方式可控的优点。