本实用新型提供了一种用于圆形断面开挖的地层受控变形模型试验装置，涉及隧道技术领域，包括多层预制层、模型管片和模型箱。每层所述预制层为偶数块形状大小相同的弧形预制片围成的圆筒形结构；多层所述预制层的直径大小恰好相互套合。所述模型管片套设在最内层的预制层内部，所述模型管片外壁与最内层的预制层内壁滑动连接。所述模型箱至少一侧面设有洞口；套设好的模型管片和多层预制层安装在模型箱内部，并且至少一端通过洞口支出至模型箱外部；所述模型箱内部填充有模型土样。本实用新型通过对弧形预制片进行抽拔实现人为控制地层定量变形的目的，再结合模型管片和模型箱实现模拟圆形断面隧道的地层受控变形开挖过程的目的。