本发明公开了一种包含振动测试的模型箱试验系统及其使用方法。包括比例尺模型箱和测量装置搭载安置系统以及采集线路开槽口；测量装置搭载安置系统包括激振力模拟装置、土压力盒和隧道管片模型等；通过搭载横梁与比例尺模型箱的箱体外壳连接并将其与地面保持间距；隧道管片模型位于比例尺模型箱中部且通过激振力模拟装置模拟因列车振动引起的受力情况；加速度传感器测定振动引起的隧道管片模型和土层加速度；位移传感器测量持续振动下土层和隧道管片模型整体的位移，应变片测量隧道管片模型引起的形变，土压力盒测量振动引起的土层压力的变化。通过该系统可以合理预测和探究地铁隧道长期运营条件下，隧道内部各位置的受力及变化情况。