直剪試驗一般取三至四個相同的試樣，在直剪儀中施加不同豎向壓力，再分別對它們施加剪切力直至破壞，以直接測定固定剪切面上土的抗剪強度的方法。直接剪力試驗儀，又稱直剪儀，用以對土試樣進行直接剪切試驗的儀器。按施加水平推力的控制方式可分為應變控制式和應力控制式兩類。

**類是室內(nèi)用直剪儀試驗樣品土壤主要用環(huán)形刀從野外獲取，這就導致了土壤樣品的擾動，不足以代表野外土壤的實際狀態(tài)，對于靈敏度較高的軟粘土，擾動所導致的測量值影響更加明顯，室內(nèi)用直剪儀的改進型，主要集中在應變控制和參數(shù)獲取的機電化，采用電機實現(xiàn)應變控制和傳感器的參數(shù)測取，但仍無法排除土壤樣品所受擾動的影響。

第二類是便攜式直剪儀，比如十字板剪力儀或扭翼式剪切測量儀， 雖然可以直接用于野外測試，但由于其結(jié)構(gòu)的限制無法獲取準確的參數(shù)，不宜用于理論的研究， 更適合實際的應用判斷。與此同時，無論是室內(nèi)直剪儀還是野外便攜式直剪儀，主要應用于土力學領域，所測值代表靜態(tài)土壤參數(shù)，應用于地面力學時有**的局限性，不足以代表真實情況。

原位直剪儀整體尺寸為 750 mm×280 mm×200 mm。雖然圓環(huán)形的土壤取樣器對土壤的擾動較小，但是由于圓形土壤樣本在剪切面應力分布不均勻，為減小這種不均勻性，將取樣器設計成方形，上下方形盒對合在一起構(gòu)成土壤取樣容器，對合面即為剪切試驗的剪切平面。方形盒內(nèi)尺寸為 100 mm×100 mm，尺寸的確定主要出于以下原因考慮：相對較大尺寸的土壤樣本剪切面在數(shù)據(jù)的測量方面更加可靠，外界的干擾以及測量的誤差對其影響有限；考慮到土壤取樣的方便性，尺寸不宜過大；考慮到整個儀器的便攜性；在做動態(tài)剪切試驗時，為了更接近實際裝甲車輛對地面的壓強大小，以達到相近的壓強數(shù)值，配重的大小尺寸限制。權(quán)衡各方面原因，在確定的尺寸范圍內(nèi)選取了 100 mm×100 mm 作為土壤樣本的界面尺寸大小。底板上開有同樣 100 mm×100 mm 的方形孔，用于穿過方形盒，并固定下方形盒位置。在底板周圍處設計有 6 個水平調(diào)節(jié)桿，用于支撐并調(diào)節(jié)地板的位置狀態(tài)。

直流電機安裝在底板一端，通過傳動齒輪使連接有鋼絲繩的牽引軸轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生剪切力。鋼絲導向桿用于使鋼絲繩所產(chǎn)生的力與剪切面處于同一水平面內(nèi)，保證測量的準確性。鋼絲繩另一端與固連在拉力架上的拉力傳感器連接。位移傳感器安置在底板邊側(cè)，位移桿與拉力架相接觸，用于測量剪切位移的大。