本发明公开了一种隧道管棚施工法模拟开挖装置及其实施方法，包括三维模型试验框架、加载设备、岩土体模型、管棚支护结构和模型监测系统；所述三维模型试验框架为顶部为敞口的立方体箱型结构，加载设备架设在整体框架内结构上方，通过反力板和顶板之间的千斤顶连接，使得顶板向下做加载位移；在所述整体框架内结构内腔中填充有岩土体模型，所述管棚支护结构水平横向钻入隧道工程洞口上侧的岩土体模型中，所述模型监测系统由安装在单管上的应变片和预埋在岩土体模型中的传感器组成。本发明装置通过室内试验近似模拟管棚支护结构下隧道工程的动态施工过程，能够更加精确获取隧道工程管棚施工方法动态应力应变过程。