本实用新型公开了一种测试非饱和土试样体积变化的三轴仪装置及其测试方法，该装置包括储气皿和三轴仪，储气皿顶部的第一接口通过管路连通至三轴仪的试样排气孔，储气皿底部的第二接口连接三轴仪的反压控制器。试验时，设置反压控制器压力略大于储气皿内水头压力，试验过程中保持温度不变，并保持反压控制器压力不变，此时试样孔隙中的进、出气体的体积，近似等于储气皿中水量的变化，通过检测储气皿中水量变化即可得到非饱和土试样空隙气体体积变化量。本实用新型克服常规三轴仪不能直接测量非饱和土试样中气体体积变化的缺点，实现了对非饱和土试样的体积变化高精度测量，具有足够精度。