盘形滚刀是TBM施工中用量最大的易耗品之一,价格昂贵且换刀消耗工时长,同时滚刀损坏后若不及时更换则会降低掘进效率甚至引起其他零部件的损坏。因此研究滚刀磨损性能及时掌握TBM工作状态,能提高掘进效率,降低掘进成本。本文以TBM盘形滚刀为研究对象,从滚刀磨损形式、磨损机理来分析其磨损性能并建立磨损量计算公式。本文具体研究内容如下：(1)分析了盘形滚刀的工作环境、破岩方式及与岩石的相互运动规律,得出滚刀磨损的主要形式为磨料磨损,研究了滚刀材料特性,得出滚刀发生磨料磨损时刀圈材料的去除机制为基于塑性机制的显微切削与犁沟去除以及基于脆性机制的微观断裂去除。通过多组磨损实验,采用最小二乘法建立了拟合实验磨损量与上述两种机制产生的磨损量的拟合模型,并验证了其正确性。(2)在分析盘形滚刀正面与侧面上每点的破岩弧长与表面受力特性的基础上,建立了滚刀转动一圈后刀圈正面与侧面产生的磨损量计算式,在分析滚刀刀圈截面尺寸随着滚刀磨损而改变的基础上建立滚刀转动一圈后的体积减少量模型,最后建立了TBM掘进L距离后滚刀的磨损量计算模型。利用多功能硬岩滚刀实验台进行磨损实验,验证了该计算模型的正确性。(3)分析岩石性能对滚刀磨损的影响,研究了滚刀刀圈常用材料H13钢在不同热处理工艺下的力学性能,并对热处理后的H13钢与不同类别岩石进行磨损实验,得到不同类别岩石最佳的滚刀性能与热处理工艺。