许 宇，李兴高，杨 益，牟举文，苏伟林

(1.城市地下工程教育部重点实验室(北京交通大学)，北京 100044； 2.中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043；3.北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 100044)

近年来，由于可利用的中浅层地下空间日趋饱和，盾构掘进面临着更复杂的施工环境与更多变的障碍限制，既有建构筑物的地下桩基、连续墙等成为了盾构掘进路线中愈发常见的障碍物[1-2]，从而造成原本用来切削土体的盾构机软土刀具承担切削混凝土的任务.如沈阳地铁1号线、上海轨道交通9、10号线、天津地铁9号线、苏州轨道交通2号线等盾构法施工中都遇到了需要盾构直接破除桥梁、建筑物桩基等混凝土障碍的难题[3-4]，这对切刀等软土刀具的可靠性及耐久性提出了更高的要求.盾构刀具的磨损程度对盾构机的正常运行、施工进度及工程成本有重要影响[5]，因此，进行刀具设计时须充分考虑软土刀具可能遇到的切削混凝土障碍的工况.研究软土切刀切削混凝土时的动态响应规律可为刀具参数设计提供重要依据，同时，切刀的几何形状、行进参数对盾构机的掘进效率具有重要影响，合理设置相关参数可以有效减小刀具受力，增加刀具行进中的稳定性，降低刀盘旋转的功率负担，减小刀具损坏的几率，延长刀具的使用寿命.

现阶段对于刀具切削作用的研究多集中在数值模拟方面，有学者采用有限元[6-7]、离散元[8-11]手段研究盾构刀具切削力的变化，而切削……