本发明提供一种土工膜在多孔隙颗粒垫层上的场应力分布量测仪，包括多孔隙颗粒垫层顶胀试验仪、应力控制系统和场应力测控系统，其在多孔隙颗粒垫层顶胀试验仪中填充多孔隙垫层颗粒模拟土层结构，在多孔隙颗粒垫层上敷设待量测的土工膜和阵列式柔性压力传感器，通过应力控制系统在土工膜上方施加压力载荷，依靠阵列式柔性压力传感器确定法向载荷作用下与多孔隙颗粒垫层敷设面上土工膜的场应力分布。本发明试验装置可实现土工膜与多孔隙颗粒垫层间界面特性参数的量测，得到土工膜多孔隙颗粒垫层场应力，试验成果能够反映土工膜防渗结构中土工膜在颗粒垫层顶胀作用下的场应力分布，对场地空间要求小、投入成本低、可重复使用且通用性强。