本发明公开了一种复杂应力状态下的静止土压力系数室内测试装置及测试方法，其中测试装置，包括隧道衬砌模型、隧道衬砌固定系统、隧道衬砌调节系统、支撑台、防水膜、土体、加载箱、荷载加载系统、土压力测试系统；隧道衬砌模型由相互分离管片块通过定位环和定位销连接而成；隧道衬砌模型通过防水膜与加载箱内土体相接触，隧道衬砌调节系统位于支撑台之上，并和其上方的隧道衬砌模型内表面相接触。本发明通过对隧道衬砌竖向剖分、分段水平约束解除、分段竖向移动和复位方法测试衬砌分段总竖向荷载和总水平荷载，解决了复杂应力状态下隧道衬砌侧压力系数测试困难的问题。