本发明公开了一种土工合成材料各向异性直剪试验系统及其实施方法，该系统包括试验台架、回转支承、刻度盘、下剪切盒、上剪切盒、竖向加载装置、水平加载装置、导轨、位移传感器、回转支承控制装置以及承载板；试验台架上设置有导轨以及位移传感器；回转支承上分别设置有刻度盘以及回转支承控制装置；竖向加载装置依次通过承载板、上剪切盒以及下剪切盒设置在回转支承的上；回转支承带动下剪切盒旋转；待进行剪切试验的土工合成材料的横截面呈圆形，其直径与下剪切盒的外径相同；水平加载装置与回转支承相连并可在导轨上进行滑动。本发明解决了现有技术中试验得到的土工合成材料与填土的界面力学性能无法真实反映工程实际的技术问题。