本发明属于岩土、地质和环境等研究领域，提供一种大体积高饱和度土样快速制备装置，包括模型土样制备系统、抽真空注水饱和系统。模型土样制备系统采用分层压实的方法进行土样制备，并通过控制土样初始孔隙比来制备目标强度土样；抽真空注水饱和系统将传统抽真空饱和方法与毛细饱和方法相结合，模型土样制备系统外侧选用柔性材料作为饱和装置外壳，在保证密封性的情况下可适用于任意模型箱结构外形及尺寸。本发明所提方法突破了已有土工模型试验中难以制备大体积饱和土样的局限，并大大降低了土样饱和所需时间、空间和经济成本，同时充分保障和提高了大体积土样的饱和度。因此，本发明所提方法对室内模型试验研究的有效展开意义重大。