本发明采用一种非饱和土高压注浆试验装置及其测量系统，该装置包括土室腔、压力腔和加压设备；加压设备通过高压软管连接于压力腔的腔体顶部位置；压力腔在靠近腔体底部位置设置注浆管，注浆管从所述的土室腔的顶部位置穿入至其内部，本装置的量测系统还包括数据采集系统和测量系统。本发明能模拟浆液在土体中的扩散过程，研究浆液性质，注浆压力和饱和度对浆体扩散特征的影响规律，获取不同浆液性质、注浆压力、土体性质(孔隙比、饱和度)条件下的注浆试样；并可结合图像序列的三维重建技术，获得注浆试样的尺寸、体积、密度等发展特征，弥补目前注浆理论中有关非饱和地层高压注浆加固的设计与施工应用的研究。