本发明提供的一种模拟变倾角地层中隧洞及上覆地层沉降机制的实验装置，有效解决了实际隧洞及其上覆地层不是水平地层而具有任意倾角地层的情况下隧洞及上覆沉降机制试验模拟的难题，其解决的技术方案是，包括隧洞物理相似模型实验箱，用于支撑起物理相似模拟试验箱的液压千斤顶，用于调节模拟箱内倾斜板的角度调节装置，用于固定倾斜板的角度固定装置，使得在使用过程中能准确的调整物理相似模拟试验箱的倾斜角度，在调节过程中能准确地满足倾斜角度的要求。