刀盘作为TBM的核心部件,在施工过程中直接与掌子面接触,因此会承受复杂的交变载荷和冲击载荷,随着载荷的反复加载,刀盘表面会因疲劳而萌生裂纹并逐渐扩展直至刀盘失效。本文在分析国内外相关研究的基础上,建立了基于Paris公式的刀盘裂纹扩展模型,利用XFEM实现了裂纹扩展模拟,并从静态裂纹和动态裂纹两方面验证了裂纹扩展模型的准确性。通过分析裂纹的扩展速率和路径,计算了单裂纹在服役载荷下的扩展寿命,总结了共线双裂纹和平行双裂纹的扩展规律。提出了止裂筋板和止裂孔两种止裂方案并对关键参数进行了优化。主要研究内容如下。（1）根据Paris公式建立了裂纹扩展模型,基于XFEM方法在Abaqus中模拟了裂纹开裂和扩展过程。并从静态裂纹的应力强度因子和动态裂纹的扩展速率两方面对裂纹扩展模型进行了验证。（2）通过模拟滚刀破岩过程得到服役状态下滚刀所受三向力的时间历程,将其加载到刀盘刀孔上计算得到刀盘上的危险点。利用准静态法计算危险点的应力时间历程,以此作为载荷谱计算危险点上单裂纹裂纹扩展规律和扩展寿命。（3）针对共线双裂纹,模拟了其合并规律,结果表明裂纹内侧的扩展速率略大于裂纹外侧扩展速率,双裂纹的存在会加速裂纹外侧的扩展速率。针对平行双裂纹,研究了水平距离s和垂直距离h两参数对裂纹扩展路径的影响,并从应力强度因子的角度解释了裂纹之间的相互作用。（4）针对裂纹止裂,提出了止裂筋板和止裂孔两种止裂方案。对于止裂筋板方案,分析结果表明筋板距离裂纹尖端越近,止裂效果越好;筋板厚度越大,止裂效果越好;筋板高度h对止裂效果影响最大,筋板高度越高,止裂效果越好;筋板宽度W对止裂效果影响最小。对于止裂孔方案,分析结果表明止裂孔最好打在裂纹扩展的中期位置;止裂孔深度对止裂效果影响较小;止裂孔直径对止裂效果影响最大,当止裂孔直径过大时将会削弱结构界面,增大净界面平均应力,止裂系数将变为负数,促进裂纹扩展。