直剪试验具有诸多优点,长期以来作为粗粒土主要的试验方法之一来获得较为可靠的土体抗剪强度。然而其固有的缺陷和局限性也不容忽视。因此,通过颗粒流数值模拟方法从微观颗粒的角度来认识土体颗粒本身在剪切过程中的受力与变形的情况,进而优化其试验结果,极具实际意义。本文首先总结国内外关于直剪试验的颗粒流模拟、以及直剪试验的特点,从而分析了颗粒流数值模拟的基本原理和方法,建立了普通直剪试验和大型直剪试验的二维离散元模型。其次,标定了模型试验的细观输入参数,得到了细观输入参数对试验宏观性质的影响,进而对室内试验进行了仿真对比,估算了粒状土直剪试验的应变。最后基于直剪试验缺陷探讨,提出了三种优化方法。得到了以下结论：(1)借助PFC2D颗粒流方法,可以较准确地模拟粒状土的直剪试验过程,进而对直剪试验的缺陷进行微观机理的分析,试验结果可信,试验成本非常低。(2)通过颗粒流模拟的粒子位移场监测,得到直剪试验的剪切带宽度范围,接近较早之前的研究结论,进而估算了粒状土体材料的整体正应变和剪应变。(3)模拟结果表明使用反向加载机构可以考虑侧壁摩擦力对于正应力的影响；侧壁摩擦力与竖向位移-剪位移关系曲线较为吻合。对比室内试验与修正的结果表明,剪切盒侧壁的摩擦力对于强度参数的影响并不十分明显。(4)利用颗粒流模拟粒状土剪切运动的规律并结合应力分析提出了剪切面偏转修正的数学公式,修正结果表明其影响不应当忽略。这不同于剪切面积改变的影响,剪切面积改变对强度影响不大,可以接受。(5)从剪切面积改变和剪切面偏转的修正结果来看,非标直剪试验的试验结果并非差于标准试验(直径0.0618m)。