本发明提供了一种多层介质结构三维荷载传递规律的光纤光栅传感监测方法，属于结构智能健康监测技术领域。根据多层介质结构各层的几何和材料特征，设计匹配各层介质三维作用力测量的光纤光栅传感探头封装材料模量、牛腿型构造及内嵌三根光纤光栅引出线布局。根据多层介质结构分层浇筑特征布设传感探头并连接到拼接式中空圆柱体，形成装配式传感探头。在多层介质结构承载过程中，荷载沿各层的传递规律将分别被各层三维作用力测试的光纤光栅传感探头感知，结合标定实验、结构理论和反演分析可以获取荷载传递规律。本发明提供的装配式传感探头结构，联合结构理论和反演方法，为多层介质结构服役过程中三维荷载传递规律信息的实时连续监测和多层介质结构承载性能评估提供有效的器件和技术方法，同时也能为多层界面带来的多层介质结构承载力精确计算较困难的问题提供较科学的数据支撑。