本发明涉及多仓分隔式水囊排水的盾构掘进地层损失模拟装置及方法，装置包括上端开口的模型试验土箱，模型试验土箱内设置水平的模型盾构，模型盾构外的模型试验土箱内填满地层土；模型盾构外壁沿纵向环周设置水囊，水囊沿圆周方向分隔成若干个相对独立的仓室；每个水囊仓室都设有一个独立的排水软管，排水软管一端接入水囊仓室，另一端穿过模型试验土箱预留孔洞接入量模型试验土箱外的量杯中，地层损失大小通过控制水囊排水量实现。本发明具有实验装置简单、功能多样、成本低且工艺简便等优势，可为各类工况下盾构掘进地层损失机理与位移规律研究提供了全新思路与试验方式，为确保盾构掘进施工安全与周边环境安全提供了技术支撑。