本发明公开了一种砂颗粒纳米凝胶胶结的剪切和弯曲强度测试装置，包括纳米凝胶胶结成型装置、载荷施加装置、力测量装置、恒温水箱养护装置和数据采集及控制系统。所述纳米凝胶胶结成型装置包含依次连接的真空泵、抽气管、两侧开孔的有机玻璃套筒、纳米硅溶胶注射管和纳米硅溶胶储存容器；所述载荷施加装置包含底部固定装置、底座、上部滑块、施力杆和超声波直线电机。数据采集及控制系统与超声波直线电机、力测量装置和恒温水箱养护装置连接。本发明可以实现砂颗粒间的硅溶胶胶结区成型，通过增设恒温水箱养护来控制颗粒间硅溶胶形成凝胶的温度，同时通过超声波直线电机提高了小尺寸情况下胶结区剪切和弯曲强度的测量精度。