本发明公开一种复合式衬砌水压力及渗漏水量模型试验系统，包括：复合隧道模型，内置有可更换的防水夹层和数据测试组件；壳体，套设在复合隧道模型外侧，壳体内壁与复合隧道模型外壁之间为用于注水的施压腔，施压腔分隔为若干互不连通的腔室；隔水装置，设置在壳体与复合隧道模型之间，且用于连通或分隔壳体与复合隧道模型。本发明能够实现精确控制初期支护与二次衬砌的渗透系数与防水夹层的防水效果，测量复合隧道模型不同位置的应力及背后的水压，用以分析复合式结构在不同水头高度与材料渗透系数下的水压力分布规律和结构受力特征及隧道渗漏水量，建立水头高度及结构渗透性对衬砌自防水安全性的关联。