针对目前制备不同含水饱和度岩石试样存在的精度低和试样内部含水分布不均匀等问题，基于渗透技术和化学热力学原理，设计了一种恒湿环境下不同含水饱和度岩石试样制备装置，并通过核磁共振成像实验验证了该装置精确制备水分均匀分布岩石试样的合理性。同时，利用该装置开展了不同含水饱和度条件下砂岩常应变率压缩试验。结果表明：砂岩的单轴抗压强度和弹性模量均随着含水饱和度的增加而降低，随着围压的增大，试样砂岩压密阶段减弱，试样的变形经历弹脆性—弹塑性—应变硬化的过程。研究结果为不同含水饱和度岩石试样的精确制备提供了新的方法和思路。