本发明属于盾构隧道耐久性试验技术领域，公开了一种用于盾构隧道管片性能退化机理研究的实验装置和方法，实验装置包括底座、盖板、土压加载组件、水箱和恒定电流仪，弧形管片凹弧朝下设于底座的滑轨上，一端与滑轨铰接，另一端滑动连接滑轨；盖板为一端开口的壳结构，盖板活动连接于底座上的支架，盖板的开口端罩设在弧形管片表面密封以形成加压仓；土压加载组件向弧形管片加载模拟土压，水箱为加压仓提供氯化钠溶液，恒定电流仪正极连接弧形管片的受力主筋，负极设于加压仓内。本发明可以在弧形管片受到土压力、高水压和离子侵蚀的环境中进行耐久性试验，便于研究盾构隧道管片性能退化机理和盾构隧道衬砌结构服役期受力性能演变规律。