直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者是等速推动试样产生位移，测定相应的剪应力，后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移，我国普遍采用的是应变控制式直剪仪，如图5-15所示。
图5-15 应变控制式直剪仪
1—轮轴；2—底座；3—透水石；4、8—百分表；5—传压活塞；6—上盒；7—土样；9—钢环；10—下盒。
该仪器的主要部件由固定的上盒和活动的下盒组成，试样放在上下盒内上下两块透水石之间。试验时，由杠杆系统通过加压活塞和上透水石对试件施加某一垂直压力，然后等速转动手轮对下盒施加水平推力，使试样在上下盒之间的水平接触面上产生剪切变形，直至破坏，剪应力的大小可借助于上盒接触的量力环的变形值计算确定。在剪切过程中，随着上下盒相对剪切变形的发展，土样中的抗剪强度逐渐发挥出来，直到剪应力等于土的抗剪强度时，土样剪切破坏，所以土样的抗剪强度可用剪切破坏时的剪应力来量度。
下面通过图5-16说明直接剪切试验原理。
图5-16 试验仪器示意图
将土样放在上、下两块透水石之间。试验时，先通过加压板施加一个法向力P。由于上盒被固定住，推动下盒施加水平力T，直至土样沿着上、下盒之间的水平面发生剪切破坏，记录下剪切破坏时P和T的值，对于相同的土样，当施加的P不同时，所测得的T值也不同。
试验时，一般采用4个完全相同的土样，分别在不同的垂直压力p1、p2、p3、p4下进行直接剪切试验，可相应测得破坏时的水平推力T1、T2、T3、T4。
在σ-τ坐标图上找出上述4个点，通过上述4个点作一条直线，即得该种土的抗剪强度曲线，如图5-17所示。该直线与τ轴的交点即为黏聚力c，倾角即为内摩擦角φ。
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图5-17 黏性土试验结果
为了近似模拟土体在现场的排水条件，直接剪切试验可分为如下三种方法：
（1）快剪：竖向压力施加后，立即施加水平剪力进行剪切，而且剪切的速率很快。一般从加荷到剪坏只需3～5 min。
由于剪切速率快，可认为土样在这样短的时间内没有排水固结，试样中始终存在孔隙水压力，模拟了现场不排水剪切情况。例如：软土地基上快速堆填路堤，由于加荷速度快，地基土渗透性又低，则这种条件下的强度和稳定性问题是处于不能排水条件下的稳定性分析问题，采用快剪可模拟这种实际受荷情况。
（2）固结快剪：竖向压力施加后，给以充分的时间使土样排水固结。固结终了后再施加水平剪力，快速地把土样剪坏，即剪切时模拟不排水条件。
（3）慢剪：竖向压力施加后，先让土样排水固结，使孔隙水压力完全消散。固结后以慢速施加水平剪力，使土样在受剪过程中有充分时间排水。
不同的试验方法测得的强度指标有所差别，应根据工程实际情况，选择较为接近实际工程情况的试验方法。
直剪仪的优点是构造简单、操作方便，一般性的室内试验多采用直剪仪。然而，直剪仪也存在如下缺点：
（1）剪切破坏面限定在上、下盒之间的水平面上，该面不一定是土样抗剪强度最弱的面。
（2）剪切面上剪应力分布不均匀，土样的剪切破坏先从边缘开始，在边缘也产生应力集中。
（3）在剪切过程中，土样抗剪面积逐渐缩小，而计算土样抗剪强度时，却是按土样原截面积计算的。
（4）靠试验速度的快慢控制排水程度，做不到严格的排水或不排水，不能测量孔隙水压力，这一点对于透水性强的土来说尤为突出。
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