本发明公开了一种冻融循环的模型试验系统及其使用方法。冻融循环的模型试验系统包括箱体外壳、箱体内壁、保温隔板、隧道空腔、加速度传感器、土压力盒、应变片、百分表、温度传感器、压力泵、盐水箱、液氮车、冷却管、盘管、回路管、汇总器、分配器和联通管；模型箱体内外壁及附属设施的设置可以承载试验中冻融土层和搭载各测量仪器，液氮车和压力泵等可以保证冻融循环模拟的合理进行，各测量仪器可以实时监测温度等关键因素的变化情况，便于对试验的进程进行相应的工程；通过该试验系统可以合理预测和探究季节性冻土地区土体的冻胀效应，并且分析冻胀力对隧道结构设计的影响。