本发明公开了一种胶结充填体力学响应特性测试系统及方法，其系统包括胶结充填体三轴抗压强度测试装置、计算机和SEM扫描电镜；其方法包括步骤：一、制成SEM扫描电镜样品；二、形成SEM电镜扫描图像；三、对SEM电镜扫描图像进行高斯滤波处理；四、得到多个胶结充填体聚类图像；五、确定胶结充填体微观孔隙图，得到胶结充填体微观孔隙二值图；六、得到测试样本图像；七、对测试样本图像进行正规化处理；八、将正规化测试样本图像输入预先构建的Tensorflow深度学习力学响应预测网络中，得到三轴力学响应预测结果。本发明方法步骤简单，预测效率高，功能完备，对于研究胶结充填体的强度和稳定性具有重要意义。