本发明公开了一种超声波水袋预压平面应变试验方法，包括以下步骤：在土样箱内装入土样并对所述土样进行预固结处理；将所述土样箱分成两个区域；在每个所述区域的土样的上表面铺设水袋并在所述水袋内安装超声波激振器；往所述水袋内注水，启动所述超声波激振器，通过所述水袋内的水对所述土样进行振动预压，并通过所述图像采集系统对两个所述区域内的图像数据进行采集；排出所述水袋内的水并取出所述水袋内的所述超声波激振器，将所述水袋折叠收纳并整理所述土样箱。本发明的优点是：基于平面应变问题的相关假设开发，可用于研究不同土性、水袋不同水量、超声波不同激振频率、不同激振时间等试验条件下，下部土层的沉降变形规律。