本发明提供了一种模拟土仓环境的可视化监测实验装置及方法，所述装置至少包括：盾体模块和可视化模块；所述可视化模块设置在盾体模块内的锥板上；所述可视化模块，包括：前端模块和后端模块，前端模块设有透明观察元件，后端模块包括摄像组件，摄像组件固定在透明观测元件的一侧；前端模块和后端模块均开有通孔，前端模块和后端模块的对应开孔连通，后端模块的开孔与供气系统和/或供水系统连通，前端模块的开口为用于透明观测元件清洗的出水口和/或出气口；本发明在土仓或泥水仓恶劣的环境下，实现了刀盘的运转状态、刀具磨损情况、掌子面、岩石、渣土流动特性和泥水平衡盾构机泥水舱内等情况的高精度稳定监测，降低了开发、创新新产品的成本。