本发明公开了一种土压平衡盾构机模拟实验装置，通过在土箱盖上设置可伸缩的液压缸和钢板，可以预先对土体施加一定的压力，从而模拟真实盾构环境中土壤内部的压力；通过在土箱盖上设置进气管，可利用高压气体模拟真实盾构时地面建筑物或公路等物体对地面产生的边界压力，并且因为是采用气体施压的方式，所以可以进一步在土体表面布置位移传感器，以测试盾构对地表形变的影响；另外，本发明通过设置第一支撑液压缸组和第二支撑液压缸组等结构，还可对微型土压盾构机和土箱的水平角度进行调整，从而可以开展模拟倾斜隧道盾构方面的研究。