本发明公开了一种高聚物材料冻土路基的多功能试验装置，包括冻融循环实验室、荷载施加机构、试件容器、真空泵、水浴机构和分析机构；冻融循环实验室内部与试件容器内部导通；荷载施加机构将冻融循环实验室与试件容器隔断，并用于施加从上往下的压力；试件容器用于装载试件，且其腔壁内部中空形成储油腔；真空泵用于对储油腔抽真空；水浴机构与冻融循环实验室、储油腔分别连通形成可开闭的第一冷和第二冷源循环管路，水浴机构用于输出冷源以及调控冷源的温度；分析机构用于检测分析试件容器内部的监测数据；此方案能够隔绝试件与周侧的热传递，确保试件只会在竖直方向产生热传递，切实解决了现有技术不能实现竖向温度梯度分布研究的问题。