本发明公开了一种沥青混合料双层剪切试验装置，包括用于夹紧沥青混合料试件进行剪切试验的双层剪切夹具；双层剪切夹具包括可移动的中间面板和分别设置于中间面板相对两侧的两侧面板，中间面板分别与两侧面板之间形成用于放置沥青混合料试件的两空腔，双层剪切夹具还包括固定于力学试验机上的底面板和用于引导中间面板运动的两引导机构；双剪切夹具通过对两个对称试件施加剪切力，从而抵消剪切时所产生的横向作用力，提高沥青混合料的剪切试验精度，解决了传统直剪装置剪切因产生的横向作用力造成沥青混合料的剪切试验精度较低的缺陷。