本公开涉及盐穴储氦库技术领域，尤其涉及一种盐穴储氦库物理模拟试验装置。它包包括试样放置室和轴压机构，试样放置室设置有注排油管路、排油管路、注气管路和试样安装位，注排油管路用于向试样放置室内输入压力液体向试样安装位上的试样施加围压，排油管路用于排出试样放置室内的压力液体，注气管路用于向试样内注入氦气；轴压机构用于向试样施加轴向压力；气体压力控制模块，用于提供氦气流向试样内部的作用力；压力加载控制模块，包括围压泵、轴压泵和空压泵，围压泵与注排油管路连接，轴压泵与轴压机构连接，空压泵与排油管路连接。本公开能够模拟地下盐穴储氦过程中围岩安全变形响应，实现氦气渗漏量的实时监测，提供盐穴储氦库各方面的评价数据。