本实用新型涉及一种地质力学模型试验中大跨度隧道衬砌模型预制装置，该装置包括由内模、外模、底板、顶板、固定柱和泡沫缓冲层组成，该装置可由PVC板、亚克力板和木板经激光雕刻机定位、切割而成。该装置及方法适用于地质力学模型试验中隧道衬砌预埋法，即先制作隧道衬砌，当地质力学模型填料达到一定高度后埋入隧道衬砌，再埋设一定厚度填料，最后进行试验的加载、变形和应力监测等流程。本实用新型能够根据研究的需要制作不同长度、厚度、扁平率的隧道衬砌，解决了模型衬砌难以制作的问题，同时该实用新型装置构造简单、便于拆卸重复使用、造价低廉具有广阔的应用空间。