本发明提供一种基于物理化学产气的海底含气土试样三轴试验模拟装置及方法，所述装置包括液压加载系统、试验箱、试样、加热系统、进排水系统、围压加载系统、监测控制系统和框架；所述方法采用土石原料和小苏打进行一定比例混合后进行三轴标准试样的制备，而后在三轴试验装置内进行试样饱和后通过热导管水浴加热来促使试样内小苏打受热均匀产气；试样产气后通过量测试样的体积增量来量化计算试样孔隙率，进一步通过调节试样内小苏打混合比率可模拟不同的产气条件下试样的含气状态，并最终实现试样孔隙率的量化控制；最后基于不同产气条件下含气土孔隙率控制，实施了海底浅层含气土三轴试验模拟过程及强度参数获取等应用步骤。