本发明提供一种排土场变形破坏物理模型试验系统及方法，模型排土场、冰雪层、图像采集装置、分布式光纤监测装置和加载装置，冰雪层铺设在模型排土场内，分布式光纤监测装置包括多根预埋在模型排土场内的分布式光纤，以对试验过程中模型排土场的应变和温度信息进行监测；图像采集装置用于记录试验过程中模型排土场的变形破坏过程。该试验系统具有模拟排土场形态以及冻融作用的冰雪层，通过加载装置分级进行外荷载加载，通过图像采集装置监测排土场外部土体变形，通过分布式光纤监测装置监测排土场土体应变及土体温度变化的监测系统，既可以有效地模拟排土场在冻融和外荷载作用下的外部破坏变形特性，又可以获得内部应变演化和温度场分布信息。