本发明公开一种高地温隧道衬砌结构单向受热的高温养护装置及方法，包括加热水箱，加热水箱内安装有加热组件；加热组件内开设有加热水腔，加热水腔与加热水箱通过热水管道连通；加热组件置于支撑框架内；热水管道贯穿支撑框架中心；试模置于加热组件上方，且试模与支撑框架固定连接。本发明通过试模的单向温度加载和试块的单向散热模拟隧道衬砌在高岩温条件下的施工养护环境，通过控制试模的加载温度，实现不同围岩温度作用下材料养护条件；为能真实的模拟高地温隧道衬砌混凝土性能、围岩‑混凝土界面性能及其演化规律提供了依据。