本发明公开了一种高水压盾构隧道壁后注浆及管片上浮模型试验装置与方法，包括主体箱、拉力系统、盾壳系统、地应力加载系统、注浆系统、注水系统、监测系统。主体箱内部含盾壳系统和模型土。地应力加载系统和注水系统通过对主体箱内模型土进行施加应力和水压来模拟地下复杂土体和泥水环境。拉力装置使盾壳向前掘进的同时，注浆系统对盾壳和管片间隙进行注浆。实现高水压盾构隧道壁后注浆可视化与管片上浮一体化模型试验，获得高水压、复杂软弱地层环境多工况下盾构隧道及地层多物理场响应规律。本发明能缩尺寸还原高水压水下盾构隧道壁后注浆充填工程，通过实时反馈软弱地层多物理场获得盾构掘进过程管片上浮规律与隧道纵向变形机制。