我们今天要做的实验是土的直接剪切实验，简称为直剪实验。
一、我们首先来看看实验目的。是为了测定土体的抗剪强度指标，C和φ两个指标，他俩决定了土体的抗剪强度大小。这时候我要问一下大家了，黏聚力和内摩擦角的含义大家清楚吗？如果你不清楚，今天我们的实验你会做的稀里糊涂，提问:大家回忆一下这两个指标的含义，其中黏聚力主要指土体之间的吸引力和胶结作用，而内摩擦角他是指土体相互滑动需要克服的滑动摩擦力和咬合摩擦力。土颗粒之间是相互嵌入和咬合在一起的，这时候土体相互滑动就需要克服滑动摩擦力和咬合摩擦力，这两者我们用内摩擦角来描述。内摩察角越大，那么土体的强度越高。通过这两个抗剪强度指标，可以为计算地基承载力提供强度指标，此外还可以评价土体的稳定性、确定基坑的放坡坡度等作用。
二、我们弄清楚这两个指标的含义和作用了，接下来会我们来看一看用什么样的实验方法来测。实验的方法很多，其中直接剪切实验，是测定这两个指标比较简单的方法。
三、那么直接剪切实验是如何测出来这两个指标的呢？我们一起来看看直接剪切实验的原理。（讲解剪切盒图）这是我们实验所用的剪切盒，分为上下两个部分，上剪切盒和下剪切盒，在剪切盒内我们放入土样，土样正好处于上下剪切盒中间，土样高2厘米，横截面积是30平方厘米。在剪切盒右侧有一个钢环，钢环的作用是测定土样所受到的剪应力。再看剪切盒底部，是一组滑轮，这样剪切盒可以在水平方向滑动。我们在做实验的时候，在土样上方有一个法向应力σ，接下来我们在下剪切盒施加一个剪力，剪力慢慢增加，在上下剪切盒的接触面上土样会发生剪切变形，变形的同时将剪力传到右侧的钢环上，钢环上所受到的力就是剪切面上的剪力，那么我们只要测定出钢环的压缩量，已知钢环的压缩系数，两者相乘我们就可以求出剪应力。
好的，简单来说，我们加了一个法向应力，然后再下剪切盒慢慢增加剪力，达到破坏的时候我们就得到一个剪应力。接下来如果我们重新装土样，同时增加法向应力，重新进行剪切，我们会得到一个新的剪应力，大家想一想这个剪应力是刚才的减少还是增大呢？是不是增大呢，很好理解，增加了法向应力，我们知道压力越大，摩擦力越大，所以我们会得到一个更大的剪应力。依次类推，我们再继续增大法向应力，一个法向应力我们就可以求出一个相应的剪应力。我们一共做出四组法向应力和剪应力，建立抗剪强度坐标系，横坐标是法向应力σ，纵坐标是剪应力τ，将这四个点用直线连起来，这个直线方程是τ＝c+σtanφ，也就是我们学过的库伦抗剪强度定律，c是直线与纵坐标的截距，即为我们要求的粘聚力，而tanφ是直线方程的斜率，用反三角函数arctan就可以求出内摩擦角φ。
四、接下来我们来看看，直剪实验所需要的设备仪器，有直剪仪、环刀、百分表等等。
五、具体怎么操作呢？大家来到我这边，围成一圈，我们用第一组的直剪仪，来给大家演示一下操作步骤。
1.第一步制备土样，取样方法我们都已经学会了，等下大家去对面教室取土样。
2.第二步我们对准上下剪切盒，插入固定销钉。将土样慢慢推入盒内。
3.转动手轮，使得剪切盒与钢环接触，百分表调零。
4.加载。我们分别加载四次，第一次加1.275kg的砝码，对应的法向应力为50kpa，第二再累加一个1.275，对应的是100。
5.加载之后，我们拔掉固定销钉，以每分钟6转的速率旋转手轮，大约需要20转，3-5分钟剪坏土样。剪切破坏的标准是钢环中的百分表读数不再增大，或者有显著后退，表示土样已经剪切破坏了。
6.实验结束后，倒转手轮，移去垂直荷载，将仪器清理干净。
好了，以上就是我们这次实验的主要内容，我们在回顾一下，我们通过这次实验课的内容，要清楚两个抗剪强度指标的含义和作用，掌握直接剪切实验的操作步骤，通过法向应力、剪应力、库伦方程，确定直线的截距和斜率，从而得出黏聚力和内摩擦角。
