本发明公开一种大直径盾构隧道掌子面失稳破坏透明土模型试验装置，涉及隧道工程技术领域，包括试验箱，试验箱顶部敞口，侧壁开设有安装孔，内部填充有透明土；地面载荷装置，设置于试验箱顶部敞口，用于向透明土施加不同的地面载荷压力；隧道模型，隧道模型置于安装孔内；隧道模型内还安装有梯度压力供给装置，梯度压力供给装置用于向透明土施加压力；监测系统，包括工业相机和激光发射器；本发明可以对大直径盾构掌子面受力情况进行精确模拟，并对掌子面失稳破坏过程实现实时、精确测量，可以广泛应用于岩石工程领域模型试验中。