本发明提供了一种隧道管幕冻结法施工物理模型实验装置及实验方法，属于隧道工程技术领域。该装置包括：实验平台，用于提供安装空间；加载系统包括：箱体，安装在实验平台上；反力架，位于箱体上方并固定安装在实验平台上；液压缸，置于反力架和箱体之间；土体，置于箱体内；钢管支架，置于土体内；多个模拟顶管，活动安装在钢管支架上以形成管幕并置于土体内；冻结系统，用于对管幕进行冻结以形成冻结壁；数据采集系统，用于采集管幕的温度信息、位移信息和压力信息。本发明提供的隧道管幕冻结法施工物理模型实验装置可以对管幕冻结法进行现场模拟，对管幕冻结法进行全面系统的研究，为管幕冻结法的进一步推广使用提供参考依据。