粒子の直接せん断試験におけるせん断帯の発展規則と分布特性は粒子体の強度を決定するが、観察は困難である。自作の実験装置を用いて透明ポリカーボネート粒子の直接せん断試験を行い、光弾性法の原理に基づき、粒子のせん断力学特性、応力鎖分布、変位場の観察を通じて、粒子の力鎖発展過程、主接触角およびせん断滑り面の発展規則を研究し、さらにPFC^2D離散要素ソフトウェアでシミュレーション分析を行った。結果は以下のとおりである。直接せん断過程で粒子系の力鎖分布に応力シールド現象が存在する。粒子系の強力鎖、接触角および主応力方向が偏向し、その偏向特性は概ね一致している。粒子はせん断過程でアーチ状のせん断滑り面を形成し、水平せん断面と共にアーチ状滑りせん断域を形成する。アーチ状滑り域はせん断初期に形成され、せん断全過程で持続する。せん断応力ピーク時、アーチ状滑り域の高さは初期法線力に比例し、厚さは（13〜15）d₅₀の範囲にある。アーチ状滑り域は応力残留段階で徐々に縮小し、安定状態となり、異なる初期法線力下でも応力残留段階のアーチ状滑り域の高さは大きく差がなく、厚さは（8〜9）d₅₀の範囲にある。

粒子物質;光弾性法;直接せん断試験;せん断膨張（収縮）;アーチ状せん断帯