本发明公开一种双模盾构施工引起地表沉降五维空间效应试验及监测系统，包括试验模型箱、试验监测系统和盾构机模型装置，所述模型试验箱用以模拟实际施工地质条件；所述盾构机模型包括嵌套的内盾体和外盾体，外盾体前部为局部镂空区，内盾体和外盾体之间设置类牛腿构件，推力杆的一端固定在类牛腿构件上，另一端与顶推装置相连，顶推装置同时连接至渣土吸尘器；盾构机模型的前部设置有附带刀具的刀盘，刀盘通过扭矩杆与转动电机相连，通过转动电机的旋转带动扭矩杆，从而带动刀盘旋转切削土体，为揭示和分析盾构隧道施工造成地表沉降的空间、时间特性，确定地表沉降在盾构步长影响下以及时间效应影响下的演化规律提供技术支持。