在隧道和地下工程施工中,全断面岩石隧道掘进机(TBM)具有自动化程度高、安全高效和在超长隧道中连续作业的特点,代表了当代隧道掘进技术的发展方向。在TBM施工中,盘形滚刀是主要的破岩刀具,工作时承受强大的切削载荷,是TBM的重要部件和主要易损件,并且盘形滚刀的破岩性能直接影响掘进机的工作性能和隧道开挖进度,因此,研究盘形滚刀的破岩机理和滚刀切削载荷,对整个TBM的施工性能预测,意义重大。但是,目前对于滚刀与岩石相互作用关系及破岩机理仍然不十分明确,至今也还没有建立起能够完全考虑各种因素的滚刀切削载荷的理论计算公式。本论文通过数值模拟的方法研究盘形滚刀切削岩石的过程,计算滚刀的切削载荷,以期对盘形滚刀破岩机理及受力预测的研究提供一定的参考。论文首先对盘形滚刀破岩的国内外研究现状、受力预测经验公式以及关于该问题数值模拟的发展现状进行归纳总结,在此基础上提出本论文滚刀切岩的数值模拟应能够考虑岩石围压与损伤的影响。然后,选用大型通用显示动力有限元分析程序LS-DYNA来模拟盘形滚刀切削岩石的过程,在LS-DYNA材料库中,选取既能够考虑岩石围压与损伤又能够方便进行参数设置的Johnson-Holmquist concrete model作为本文数值模拟中的岩石材料模型。之后,也是本文最重要的工作,根据前述有限元模型和材料模型对滚刀切削岩石的过程进行数值模拟与结果分析。通过改变有限元模型中的参数,分别研究了切深、围压、岩石强度、刀具磨损、岩石材料损伤参数、刀间距等对盘形滚刀切削载荷的影响,通过一系列的数值模拟得出的结论,证明了该模型的可行性与合理性,计算结果对盘形滚刀切削载荷的预测有一定的参考价值。最后,对全文的工作进行了总结,并展望了本文后续工作的研究内容。