本发明公开了一种非均匀侧向荷载下隧道开挖模拟装置，包括约束结构，约束结构用于固定试样，试样固定设置在约束结构的内部；加压系统包括第一和第二加压系统，第一加压系统和第二加压系统对称设置在试样的左右两侧，第一或第二加压系统用于提供均匀荷载；第一或第二加压系统与试样之间均设置有荷载转化系统，荷载转化系统用于第一加压系统或第二加压系统的均匀荷载转化为非均匀荷载；本发明通过在通过在第一加压系统或第二加压系统与试样之间设置荷载转化系统，将加压系统施加的均匀荷载转化为非均匀荷载，减小了非均匀荷载的梯度，更好的模拟隧道开挖中岩体的实际受力状况，确保试验数据的准确性，为实际施工提供更加可靠的理论支撑。