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本文以盾构滚刀刀圈为研究对象,针对我国新一代盾构机降低滚刀磨损量的迫切要求,开展了滚刀刀圈摩擦磨损性能的研究。在盾构施工现场调研的基础上,分析了盾构滚刀的主要失效形式及失效机理。利用非线性有限元软件Abaqus研究了冲蚀速率、冲蚀角、磨粒粒径对刀圈材料(H13钢)冲蚀磨损行为及残余应力的影响；模拟了H13钢滚刀破岩过程,并结合Archard磨损量计算公式提出了滚刀刀圈磨损量预测方法。本文研究结果表明：1、深圳地铁二号线2226标段施工过程中滚刀最主要的失效形式为刀圈正常磨损,占失效滚刀总数的85%。刀圈偏磨占失效滚刀总数的10%,刀圈断裂占4%。刀圈断裂的机制为脆性崩断,崩断的主要原因是：刀圈组织中存在带状组织及以VC为主的一次MC型碳化物(碳化物分布不均匀,平均尺寸5-20μm),使刀圈韧性降低。2、500μm的磨粒(刚体)以相同速度先后2次冲蚀H13钢,单次冲蚀磨损率与冲蚀速度均满足指数关系。第1次冲蚀,指数值为2.46；第2次冲蚀,指数值达到2.68,升高9%。对于单磨粒冲蚀,冲蚀率随冲蚀角的增大先升高后降低,当冲蚀速度为75m/s、磨粒粒径为500μm时,最大冲蚀率为0.85mm3/g,对应的冲蚀角为60°。3、磨粒(花岗岩)冲蚀后,H13钢表面的残余应力为压应力,残余应力值沿垂直于冲蚀面的方向先升高后降低。当冲蚀速度为75m/s、冲蚀角为60°、磨粒粒径为300μm时,残余应力在距表面64μm处达到最大值689MPa,在距表面223μm处,残余压应力转变成残余拉应力。4、结合有限元方法及Archard磨损量计算公式,提出了滚刀刀圈磨损量的预测方法,预测结果中25号滚刀在中风化花岗片麻岩、微风化花岗片麻岩、凝灰质粉砂岩中破岩时磨损最严重部位的磨损速度分别为2.681×10-4mm/r、4.461×10-4mm/r、1.214×10-4mm/r,预测结果与现场统计结果及实验结果吻合较好。