本发明公开一种频繁充放气过程地下储气库物理模型试验系统及方法，属于能源储存技术领域，包括加载机构，加载机构用于在实验过程中施加压力；试验模型，试验模型放置于加载机构内并通过加载机构对试验模型施加压力；充气机构，充气机构用于向试验模型中充放气体。本发明提供了一种用以研究地下储气库结构及其围岩在充放气工作状态下的力学响应、裂隙发展及稳定性的模型试验方法；本发明对充放气过程储库结构渗透‑强度演化机理，以及既有裂隙的围岩在充放气作用下的既有裂隙的力学效应研究提供了重要手段。本发明能够在不同的应力状态，内压，循环次数等条件下开展频繁充放气过程地下储气库稳定性和渗透‑强度演化的物理模型试验。