在岩土工程勘察、边坡稳定性评价与地基设计中，土的抗剪强度是决定工程设计安全与否的关键力学参数。内摩擦角与黏聚力作为抗剪强度的两大指标，直接关系到挡土墙土压力计算、边坡稳定性验算、地基承载力确定等工作。应变控制式直剪仪正是测定这些参数*常用的土工试验仪器。本文结合《土工试验方法标准》（GB/T 50123-2019）与《土工试验规程》（JTG 3430-2020，SL 237）等规范，系统梳理应变控制式直剪仪在工程实践中的应用要点。
一、直剪试验的原理与指标意义
直剪试验遵循库仑强度理论。其基本思路是对固定剪切盒内的土样施加垂直压力，使土样固结稳定后，再沿水平方向施加等速剪应力，直至土样沿预定剪切面发生剪切破坏。通过四个（或三联、四联）土样在不同垂直压力下获得的破坏剪应力，即可在σ-τ坐标中拟合出强度包线，进而确定土的内摩擦角φ与黏聚力c。
在具体操作上，应变控制式直剪仪通过电机以恒定速率推动剪切盒，从而在剪切过程中持续记录剪应力随剪切位移的变化。相较于应力控制式，应变控制方式能更完整地获得包括峰值强度和残余强度在内的全过程曲线，这对于研究土体渐进破坏和峰后特性尤为重要。
以常见的DSJ-3型四联直剪仪为例，其*大垂直载荷通常为400kPa，垂直压力分级设置为100kPa、200kPa、300kPa、400kPa，剪切速率可在2.4mm/min、0.8mm/min、0.1mm/min、0.02mm/min等档位间调节。其中0.02mm/min的慢剪速率用于获得排水剪切条件下的强度参数。四联剪配置可同时进行四个试样的平行试验，大幅提升检测效率。
二、适用土类与三种剪切方式
直剪试验适用于砂类土、粉土、黏性土等细粒土以及部分粗粒土，但在土样含水率和颗粒粒径上需满足规范要求。根据GB/T 50123-2019，直剪试验通常要求土样粒径不大于2mm，当需要测定粗粒土抗剪强度时可选用相应的大型直剪仪。
1. 快剪（不固结不排水）
快剪是在土样施加垂直压力后立即（或在试样不发生排水固结的时间范围内）快速进行剪切。它模拟的是施工速度很快、土体来不及排水固结的工况，常用于饱和软黏土在快速加荷条件下的短期稳定性分析。
2. 固结快剪（固结不排水）
固结快剪是先让土样在垂直压力下充分排水固结，然后快速剪切、剪切过程中不允许排水。它适用于工程土体在自重或荷载作用下已完成固结、但随后遭遇快速加载的工况，工程中应用*为广泛。
3. 慢剪（固结排水）
慢剪要求土样在垂直固结后进行足够缓慢的剪切，使剪切过程中孔隙水压力能够完全消散、排水充分。它获得的是有效应力强度参数，适用于长期稳定性分析，如路堤边坡长期强度评价。
三种剪切方式的选择必须与工程实际受力与排水条件相吻合，否则所获得的强度指标难以真实反映现场条件，这也是直剪试验中*容易出现误用的环节。
三、在边坡与路基稳定性评价中的应用
在公路路基、堤防与边坡工程中，直剪试验是进行稳定性验算的基础数据来源。工程人员依据勘察阶段钻探取回的土样，通过直剪试验获得不同深度土层的c、φ值，并结合地形地貌建立计算模型，利用极限平衡法（如瑞典圆弧法、毕肖普法）验算边坡的安全系数。
对于公路边坡，若采用固结快剪指标计算，能够反映土体在正常固结状态下遭遇降雨入渗或快速开挖时的短期稳定性；而长期稳定性则往往采用慢剪所得的有效应力参数。此外，对于软土路基，直剪试验结果还可用于地基承载力和沉降变形分析，为换填、地基处理等方案提供依据。
四、在挡土结构土压力计算中的应用
挡土墙、基坑支护等支挡结构的侧向土压力计算，核心参数同样是土的抗剪强度。朗肯理论与库仑土压力公式均需输入内摩擦角φ（以及墙背与填土间的摩擦角）。正确确定φ值，直接影响主动土压力、被动土压力的大小乃至支挡结构的截面与配筋设计。
对于回填土料，勘察单位或施工单位常在实验室预先通过直剪试验确定回填土的设计强度指标，再据此进行支挡结构设计与压实度控制。应变控制式直剪仪因其操作简便、结果稳定，被广泛用于此类常规土工参数检测。
五、质量控制与仪器维护要点
为确保直剪试验结果真实可靠，现场与实验室需严格把控以下环节：
1. 试样制备
采用环刀切取原状样时应保持土样结构不被扰动，切削刀应锋利，避免二次扰动；重塑样应按规范规定的压实标准分层击实。试样装入剪切盒时应保证与剪切盒内壁贴合，上下透水石（如需排水）应放置到位。
2. 垂直加压系统
砝码载荷必须与杠杆传力比匹配，杠杆应保持水平，避免因杠杆不平衡导致垂直压力偏差。定期校准砝码质量与传力比。
3. 剪切速率与数据采集
根据所选剪切方式设定正确剪切速率，位移计与测力计在试验前后应进行零点校正，确保应力与位移数据采集的连续性。
4. 仪器日常维护
导杆与滑道应保持清洁润滑，传动齿轮定期加油；电子测力显示系统应定期送计量检定，保证量程精度满足要求。
六、结语
应变控制式直剪仪以其结构简单、操作方便、指标可靠的特点，在土工勘察与岩土工程设计中保持着不可替代的地位。工程人员在使用时应严格遵循GB/T 50123-2019等现行规范要求，正确选择剪切方式、控制试验条件，并结合工程实际合理取用强度参数，才能为边坡稳定、地基处理与支挡设计提供坚实的数据支撑。河北航信仪器制造有限公司长期致力于土工试验仪器与公路检测仪器的研发与制造，可为各类岩土与公路工程试验需求提供专业仪器配置与技术服务。
