本发明涉及一种温度变化对地铁隧道影响的可视化试验装置及方法，试验装置包括模型箱系统、与模型箱系统相连通的补水系统及温控系统、设于模型箱系统内的路基模拟系统及地铁隧道模型，以及设于模型箱系统外的CT测量系统；试验方法包括：1)制备透明土；2)在透明模型箱底部及侧壁铺设透水石，分层布设透明土，并设置地铁隧道模型；3)固定并密闭透明模型箱；4)分别连通透明模型箱与低温恒温槽以及透水石与供水机构；5)设定试验条件；6)开始试验，收集数据并整理。与现有技术相比，本发明采用透明土模拟天然土体并结合CT技术进行检测，实现对试验结果的定性分析与定量分析，并获得不同温度变化下地铁隧道沉降规律。