王 超，乔世范，刘红中

(1. 中南大学土木工程学院，湖南，长沙 410075；2. 中铁第四勘察设计院集团有限公司城市轨道与地下工程设计研究院，湖北，武汉 430063)

TBM 被广泛地应用于地铁隧道、海底隧道、铁路隧道等多种隧道工程建设中，是国之重器[1]。TBM 在掘进过程中的刀盘滚刀与掌子面的硬岩直接接触，此时滚刀的受力分析显得尤为重要。截至目前，国内外对TBM 滚刀破岩理论模型的研究已有一定的基础，李克金等[2]基于空腔膨胀理论，分析滚刀贯入过程中岩石力学响应过程和分区，建立滚刀破岩过程空腔膨胀模型；李彬嘉等[3]根据科罗拉多矿业学院(CSM)模型得到滚刀受力理论计算公式，揭示了盾构机在地层中掘进时滚刀的受力机理及磨损规律；武薇等[4]根据盘形滚刀和切刀在上软下硬地层中受到周期性冲击载荷作用的事实，通过分析刀具受力并建立力学模型，提出了一种复合地层中刀盘极限冲击载荷计算的新方法，为不良地质中的刀盘安全设计和改进提供了可靠思路；张旭辉等[5]采用颗粒离散元法建立不同节理特征下TBM 单刃和双刃滚刀的侵入破岩模型，分析节理岩体下两种滚刀侵入破岩的动态过程、裂纹扩展等规律，从而得出考虑节理地质条件下两种TBM 滚刀的破岩规律；Zhang 和Xiao[6]利用数值模拟方法得到了相关刀具参数对破岩效率的影响，并由此得出圆盘刀具破岩过程中应力场的分布规律，以及研究得到了不同转速对滚刀环应力分布的影响规律；……