盾构施工法在城市地下交通、管网等方面运用越来越广泛，盾构掘进机在掘进过程中会遇到性质不同的地层，针对不同的地质条件和功能需要，在刀盘上配置多种不同类型的刀具进行组合，它们发挥各自的优势共同完成掘进任务。刀具组合的受力情况决定着整体的切削效果，直接影响着盾构机的刀盘的使用寿命、施工效率和可靠性，刀具也是盾构施工中损耗最大的部分，开展盾构掘进机刀具组合的切削机理研究对盾构隧道施工安全高效地进行具有非常重要的意义。本文在介绍岩石和土体的物理及力学性质和常见的刀具种类、分析切削刀具和滚刀的工作机理的基础上利用理论推导分析、数值仿真模拟等方法对盾构掘进机掘进过程中切刀组合切削、滚刀组合切削、滚刀与切刀组合、切刀与先行刀组合切削的受力情况进行研究。　　在研究切刀组合切削过程中，根据朗金土压力理论，以Mckyes& Ali模型为基础，忽略土体所受的重力和惯性力，考虑土压力、摩擦力、刀尖磨损阻力建立了刀具切削土体的单刀及多刀组合顺次切削土体的受力预测模型。对多刀受力模型中的参数进行了分析，得出了刀具的结构参数、刀具的工作参数以及刀具所切削土体的力学特性参数对总的切削力的影响。　　在研究盘形滚刀的破岩过程中，考虑滚刀作回转运动，分析盘形滚刀切削时刀具内外侧的破岩面积差;在分析盘形滚刀侵入岩石后岩石的受力状态时，假定滚刀在垂直压力作用下滚刀刀刃正下方的岩石被压缩形成形密实核，密实核传递压力作用挤压周围岩石并使其产生裂纹直至破坏，在此基础上建立滚刀剪切破坏刀间岩石的力学模型，在预测模型的推导过程中考虑了刀盘上刀具布置存在的相位差造成的影响;并对滚刀回转切削岩石受力预测模型中的参数进行了分析。　　研究不同种类刀具切削时，利用数值仿真采用动态显式通用接触算法，计算中引入剪切损伤，讨论了滚刀与切刀、切刀与先行刀组合时的切削特性。