隧道掘进机是我国当前急需重点研究的重大技术装备,在隧道工程中得到了广泛应用。盘形滚刀作为掘进过程中实现破碎剥离岩体的关键部件,其破岩效率和载荷直接影响了工程施工的进度和成本。通过查阅大量国内外文献,本文在深入分析盘形滚刀与岩体相互作用的基础上,进一步对盘形滚刀破岩效率的关键影响因素进行了研究,主要研究内容如下：(1)根据两种不同的滚刀切削模式推导出岩石破碎体积的计算方法,进而基于破岩比能耗最小原则得到了最优刀间距的理论模型,并通过工程实例证明了该理论方法的准确性和可行性。(2)采用颗粒离散元法建立了滚刀与岩体作用的数值模型,分析得到不同节理特征的裂纹演化过程,并对应力分布、破碎块度和破碎效率等方面进行了探讨,从细观角度揭示了滚刀作用下岩体动态响应机制。(3)建立了滚刀组合切削岩体的有限元模型,分析了刀间距、贯入度和切削速度对滚刀切削破碎性能的影响规律,并采用正交试验研究了三因素交互作用下对整体切削性能的影响规律,得到了单因素的影响显著程度,以及综合评价最好的因素组合。(4)通过回转式刀具切削实验台,对单滚刀压入和滚刀组合破岩过程分别进行研究,分析了滚刀作用下岩石宏观破坏现象,得到了不同贯入度对应的最优刀间距,验证了数值模拟的正确性。