硬岩隧道掘进机是用于地下工程全断面开挖的机械化施工设备，其以掘进速度快、自动化程度高、作业环境好、综合效益高等优点在国内外得到广泛应用。刀盘作为硬岩隧道掘进机的关键部件之一，不同的地质地层应采用不同的刀盘结构形式和刀具布置方法。滚刀是硬岩隧道掘进机刀盘上的关键部件，其在刀盘上的布置对掘进机的整体掘进性能有直接影响。本文对决定盘型滚刀在刀盘上布局的关键问题进行了研究，主要研究内容如下：（1）对滚刀破岩机理进行了较为深入的研究。采用一种新的方法-光滑流体动力学方法（SPH）研究岩石在滚刀作用下岩石裂纹萌生、扩展过程。分析了加载方式、刀间距等因素对于岩石裂纹扩展的影响。结果表明在滚刀作用下岩石更容易产生拉伸裂纹，指出岩石主要是拉伸破坏；（2）对滚刀布局的关键问题-刀间距、相位差进行了研究。在ABAQUS软件中建立滚刀组合回转破岩有限元模型，研究滚刀在不同刀间距，不同相位差及不同安装半径下的回转破岩过程。分析了刀间距、相位差和安装半径与滚刀受力、切割岩碴质量之间的关系，根据比能最小原则确定滚刀组合回转破岩中的最佳刀间距和相位差。最后对滚刀破岩方式进行了讨论，并对不同滚刀破岩方式下滚刀受力进行了详细分析和论述，得出滚刀组合破岩效果优于滚刀单独破岩。（3）利用计算机仿真时采用的参数，包括滚刀参数和操作参数，对常用的几个滚刀受力预测公式进行了验算，并将已有预测公式计算的结果与计算机仿真结果进行对比分析，发现科罗拉多矿业学院线性切割试验受力预测模型较为接近模拟结果。