本发明提供了一种水土压力分别可控的模型隧道试验装置及试验方法，属于隧道模型试验技术领域，目的在于实现试验中水、土压力分别独立控制。它包括岩土三轴试验系统和隧道模型试验箱，前者包括加载框架、注水泵、压力体积控制器和总控计算机，后者包括密封连接的箱盖和箱体，箱体上层包括活塞组件，下层包括模拟地层，模拟地层中设隧道模型；模拟地层上铺设孔隙加载板；活塞组件包括配合设置的上段加载活塞、下段加载活塞，以及平衡缸，上段加载活塞穿过箱盖的贯穿孔与荷重传感器连接，下段加载活塞的下端与孔隙加载板连接；注水泵和压力体积控制器通过液压管路与箱体底部的水压加载孔连接；总控计算机与压力体积控制器、加载框架电连接。