本发明涉及一种模拟原应力状态粗粒土地基的冲击碾压试验装置，包括试样制样系统、竖向压力加载系统和冲击碾压系统，通过试样制样系统制备粗粒土试样，通过调节落砂高度控制粗粒土试样的初始相对密实度；通过竖向压力加载系统对粗粒土试样施加竖向应力，实现粗粒土试样的固结，以模拟粗粒土试样的原应力状态；固结完成后，采用冲击碾压系统对粗粒土试样施加冲击碾压荷载，通过调节冲击轮质量和冲击轮在粗粒土试样表面的水平移动速度，以模拟实际的冲击碾压过程。本发明可用于在室内模拟实际应力状态粗粒土地基的冲击碾压加固过程，为评估冲击碾压技术加固粗粒土地基的效果和探究粗粒土密实机理提供可靠的技术支撑。