本发明公开了一种可施加上覆荷载的三轴试验土样干湿循环试验装置，包括支架、上覆荷载施加装置和干湿循环装置；所述支架包括箱体支架、箱体承台、传感器底座和控制面板；上覆荷载施加装置包括电动千斤顶、承压板、连接柱和加载环，所述上覆荷载施加装置用于干湿循环过程中上覆荷载的施加；所述干湿循环装置包括制样模具、底座环和堵水器，所述干湿循环装置能够实现土样干湿循环路径的控制；本发明可以实现三轴试验土样进行施加上覆荷载与不同路径的干湿循环过程，应用场景多，可以在进行土的三轴试验时，考虑降雨入渗、地下水毛细作用等对土样造成不同路径干湿循环的因素，同时考虑土体实际工作环境下的上覆荷载条件。