本发明公开一种多向拉伸土工膜场应力应变量测试验装置，包括土工膜多向拉伸试验仪、加载介质控制系统、场应力应变测控系统，土工膜多向拉伸试验仪的圆柱体容器顶部设有多孔板法兰，圆柱体容器侧壁上部设有与压力传感器连接的连通管，底部设有连接管与加载介质控制系统连接；场应力应变测控系统位于土工膜多向拉伸仪上方，通过无纸记录仪连接压力传感器和数据分析处理器，变形数据采集仪连接高精度快速拍摄工业相机和数据分析处理器；加载介质控制系统设有空气压缩机和压力罐，空气压缩机供给可调节有压气源。本发明量测试验装置考虑加荷介质作用下土工膜多向拉伸变形场应力应变分布规律及渐变式破坏作用机理，得到多向拉伸土工膜应力应变曲线。