As leis de desenvolvimento e as características de distribuição da zona de cisalhamento na prova direta de cisalhamento de partículas determinam a resistência do corpo granular, mas são difíceis de observar. Utilizando um dispositivo experimental caseiro para realizar testes de cisalhamento direto em partículas transparentes de policarbonato, com base no princípio da fotoelasticidade, e por meio da observação das características mecânicas de cisalhamento das partículas, da distribuição da cadeia de tensões e do campo de deslocamento, estudou-se o processo de desenvolvimento da cadeia de força das partículas, o ângulo principal de contato e as leis de desenvolvimento da superfície de deslizamento de cisalhamento, além de realizar análises de simulação no software de elementos discretos PFC^2D. Os resultados mostram que: durante o processo de cisalhamento direto, a distribuição da cadeia de força do sistema particulado apresenta fenômeno de blindagem de tensão; a cadeia de força forte, o ângulo de contato e a direção da tensão principal do sistema particulado desviaram-se, e as características de desvios foram basicamente consistentes; durante o cisalhamento, as partículas formam uma superfície de deslizamento de cisalhamento em arco, que juntamente com a superfície de cisalhamento horizontal formam uma zona de cisalhamento por deslizamento em arco. A zona de deslizamento em arco se forma no início do cisalhamento e persiste durante todo o processo. No pico da tensão de cisalhamento, a altura da zona de deslizamento em arco é proporcional à força normal inicial, com espessura entre (13~15)d₅₀. A zona de deslizamento em arco diminui gradualmente na fase de tensão residual, tendendo a um estado estável, e a altura da zona de deslizamento em arco em diferentes forças normais iniciais difere pouco na fase residual, com espessura entre (8~9)d₅₀.

material granular; método fotoelástico; prova de cisalhamento direto; dilatância (contração); banda de cisalhamento em arco