试验采用应力控制式单剪仪，该仪器主要由水平剪力系统、垂直加力系统、测量系统、剪切盒4部分组成，如图1所示。剪切盒由16个6mm厚的叠环、1个12mm的叠环、加压盖板和底座组成，如图1所示。12mm厚的叠环放在试样中部(上下对称，均匀变形)，水平剪力通过钢丝绳作用在该叠环上，该叠环带动整个试样变形。击实完试样后，放上加压盖板，盖板和底座形状一样，都有突出的齿，齿嵌入土样内，能更好地约束试样。然后加上钢珠，垂直压力通过支架、钢珠和盖板施加到试样上，保证垂直压力均匀。

单剪仪是直剪仪的改良型式，至今已有3种不同样式的单剪仪，分别是在瑞典、挪威和英国首先研制并应用的。常用的是挪威岩土研究所单剪仪(NGISSD)和剑桥Rosceo单剪仪(CAMSSD)。

早在1936年瑞典岩土研究所就研制了如图2(a)所示的仪器。试样在侧向用橡皮膜包围，橡皮膜外面有若干个重叠的铝环防止试样受压后侧向膨胀，使试样处于0K固结状态，但受剪力作用时这些环可以互相错动。剪力施加在顶盖上，均匀分布于试样，橡皮膜能防止排水。其后，挪威岩土研究所制做了类似的仪器，如图2(b)所示，试样是圆柱状，侧向用绕有刚弦的橡皮膜包围，刚弦直径0.2mm，螺距0.5mm，其目的是防止试样受到压力作用后发生侧向膨胀，达到0K固结状态。

瑞典–挪威型的单剪仪的优点是：试样中各部分的应变比直剪仪中的均匀，而且试样的排水受到橡皮套的限制。缺点是：当试样中出现正的孔隙压力时，它会促使橡皮套鼓胀，因此达不到完全不排水的目的，只有当试样中出现负的孔隙压力时，才能保证试样不吸水。

英国剑桥大学利用图2(c)所示的刚性式单剪仪进行研究。试样为方形，剪切时在剪力方向的侧板可以转动，但互相平行，保持试样的长度不变。用这种方法使试样的剪应变均匀，而且不发生侧向膨胀。但是剑桥型单剪仪构造比前2种复杂，试样封闭也困难，不宜用于常规试验，处于研究应用中。K.H.Roscoe，J.M.Duncan 和P.Dunlop 分别假定试样为弹性体和弹塑性体，分析了剑桥型单剪仪中试样的应力状态，发现试样中间部分的应力比较均匀，但两侧的应力却很不均匀。但是，如果假定软土试样中的应力是均匀的，则单剪仪给出的应力–应变关系和抗剪强度还是能代表一些实际情况的。K.H.Roscoe指出，单剪仪剪切中的应力不均匀是由于试样垂直面缺少应力补偿，而剑桥型单剪仪的优点就在于侧面板可以提供应力补偿，比其他几种仪器高级，然而这也造成了试样应力复杂。他认为，试样顶面核心处的应力分布较均匀(如图2)。

随后，许多学者对单剪仪中的应力状态做了试验和数值研究，所有成果认为，试样中的应力状态分布不均匀(其实，直剪、三轴试验中都有应力分布不均匀现象)，测试结果比较吻合K.H.Roscoe的弹性解。

D.W.Airey和D.M.wood 汇总了前人的单剪仪研究成果发现，塑性黏土试样中的应力分布较砂土中的应力分布均匀得多，利用该试样测出的结果较可信。单剪中的应力状态不能完全确定，只能测出水平面上的正应力和剪应力，计算不出整个应力状态来，阻碍了单剪试验结果和莫尔圆联系起来。