本发明提供了一种用于研究冻土局部变形特征的测验装置及测验方法，属于实验设备技术领域，包括温度调节箱体、底板、试样筒、补水板体、顶板、压力单元、数据处理单元以及图像采集单元。本发明提供的用于研究冻土局部变形特征的测验装置及测验方法，可以实时追踪冻土的局部变形。有效解决了原始PIV技术在冻土试验中的应用无法应用。提出的试样纹理构建方法有效增强冻土的表面纹理特征，降低了冰水相变导致的灰度相关性误差，使得PIV方法得以应用于冻土测试；解决了传统实验仅能获取试样总变形量，无法获取局部变形量的缺陷；实现了荷载作用下，定量角度的冻胀过程解耦合分析。将温度场、水分场和位移场解耦合，实现了影响冻胀的各因素的分别量化。