随着我国隧道工程技术的日渐成熟,隧道工程不再仅限于穿山隧道工程和城市地铁工程,而是朝着深海深地方向发展。大长型的隧道、海底隧道、深部岩体隧道等重点难点的隧道承担着越来越重要的角色,这时候深部岩体下采用TBM掘进法就必须要考虑掘进过程中的各种影响因素。同时TBM刀盘和滚刀作为破岩的关键工具,也是研究TBM破岩效率的重点。本文基于线性滚刀破岩预测模型,提出了一种多刀回转切割破岩预测模型,为进一步研究TBM破岩影响因素提供了合适的模型。在滚刀回转模型中可以同时考虑围压、刀间距、贯入度和滚刀旋转速度对破岩效率的影响,弥补和线性切割模型考虑单种影响因素的不足。本文主要研究内容如下:（1）因为TBM滚刀破岩试验一般周期较长且成本较高,所以借助数值模拟软件进行岩土仿真切割模拟被广大研究学者所接受。当前滚刀破岩线性切割模拟软件一般采用有限元模拟软件和离散元模拟软件,离散元软件在模拟岩石体的裂隙、裂纹扩展情况和岩石内部损伤上具有优势。在不考虑裂隙、裂纹扩展和内部损伤的情况下,为了更好的模拟滚刀破岩过程中滚动力、破岩体积和破岩效果的变化,有限元软件更适合模拟滚刀破岩分析过程。（2）滚刀破岩模型的建立依托锦屏II级水电站工程选取的岩石属于较高强度等级的地层,岩石模型的本构关系选择Drucker-Prager（D-P）模型。滚刀模型在Solid Works建模的基础上进行简化。模型建立后还有需要验证数值模型与破岩试验的吻合程度,选取平均滚动力和破岩比能为对比指标,参考TBM破岩试验。与试验结果进行误差的分析得出,破岩试验和数值模拟结果的误差中破岩平均滚动力误差最大为15.5%,破岩平均垂直力误差最大为13.8%。破岩过程中滚动力和垂直力吻合度较高,证明了数值模型的正确性。（3）在线性切割破岩模型的基础上,研究了不同围压、不同刀间距下对滚刀破岩过程的影响。研究表明:随着围压的增大,滚刀线性切割破岩过程的最大有效应力呈现直线增长趋势。但等效塑性应变会随着围压的增加出现较为明显的抑制现象。研究发现不同围压作用下滚刀破岩模拟的破岩比能大小是不同的,其中围压越小,破岩比能越小,破岩效率越高。刀间距30mm至90mm的破岩比能变化大体呈现先减小后增大的趋势,不同围压作用下都存在一个破岩效率最高的最优刀间距。（4）在滚刀线性切割模拟的基础上,建立了多滚刀回转切割模型,并且建立的多影响因素的正交试验。其中包括:围压、贯入度、刀间距和滚刀的回转速度。安排4因素4水平的模拟试验,正交表选用L16（44）等水平正交表。对16种组合进行滚动力、垂直力和破岩比能对比分析,得出每个影响因素对滚刀破岩过程的影响程度以及每种影响因素对破岩效率的敏感度。同对比方案极差分析可知,不同因素对滚刀破岩效率的敏感度为:刀间距>公转速度>贯入度>围压,其符合正交试验设计分析的结果。（5）在线性切割和回转切割的基础上进行TBM全断面的数值模拟,用Solidworks建立TBM刀盘模型并导入有限元分析软件。为研究TBM滚刀掘进过程提供一种直观的研究方法,主要研究在不同围压作用下TBM的破岩效果。通过对比不同围压作用下的Mises应力和PEEQ（等效塑性应变）发现,随着围压的增加,TBM破岩过程中Mises应力逐渐增加;PEEQ（等效塑性应变）随着围压的增大,有相对减少的趋势。这一工况也符合现在深大隧道工程的特点,为隧道工程提供一定的理论模型研究基础。