深部复合地层具有软硬不均和高地应力两个重要特征，可能会显著影响隧道掘进机(TBM)的施工效率和施工安全。深部复合地层中软硬岩地层交替频繁出现使得TBM刀盘刀具受到高频率大幅度变化的冲击荷载和偏心荷载，导致刀盘刀具出现冲击疲劳破坏，掘进姿态控制难度增加，TBM掘进速度和施工效率低下。深部复合地层中高地应力极易导致软岩地层出现挤压大变形卡机灾害，导致硬岩地层出现岩石板裂和岩爆灾害，严重影响TBM的施工安全。因此急需揭示深部复合地层TBM破岩机理并对岩体可掘性进行科学评价。　　为揭示深部复合地层中软硬岩地层在高地应力下的TBM滚刀破岩机理，本博士论文采用三种不同强度岩石和五组双向等围压水平进行了室内全尺寸线性切削实验，分析了岩石强度对滚刀法向力、滚动力、切削系数和合力作用点的影响规律，分析了围压对滚刀法向力、滚动力、切削系数、合力作用点、岩体可掘性指数、岩石破碎体积和岩石破碎比能的影响规律，并结合现场TBM掘进性能数据对比了室内岩石切削实验和现场TBM掘进性能的相同点和不同点，其主要结论如下:　　(1)线性切削试验机并不是绝对刚性的，在滚刀破岩过程中会出现一定程度的框架变形和振动，这会导致实际滚刀贯入度在一定程度上小于预设滚刀贯入度，滚刀切削力实验结果也会在一定程度上偏离滚刀切削力预测结果。不同线性切削试验机滚刀法向力、滚动力、切削系数和合力作用点的实验结果和预测结果之间具有不同的偏离程度和离散程度，这就表明不同线性切削实验机具有不同的总体刚度性质，在法向和切向方向上也具有不同的刚度比。相同预设滚刀贯入度下，高刚度破岩机械的实际滚刀贯入度要高于低刚度破岩机械的实际滚刀贯入度，前者的滚刀破岩力也高于后者的滚刀破岩力。　　(2)随着围压的增加，围压对TBM滚刀破岩的影响可以划分为三个阶段:强化效应阶段、损伤效应阶段和破碎效应阶段。在前两个阶段（围压相对比较低时），岩石仍然保持完整，滚刀法向力、滚动力、切削系数、合力作用点、岩体可掘性指数和岩石破碎比能要高于无围压条件下的相应值，岩石破碎体积小于无围压条件下的相应值，因此TBM滚刀破岩受到抑制。在最后一个阶段（围压相对比较高时），岩石不再完整，在TBM滚刀破岩前围压就会诱发岩石出现板裂化破坏，滚刀法向力、滚动力、切削系数、合力作用点、岩体可掘性指数和岩石破碎比能要小于无围压条件下的相应值，岩石破碎体积大于无围压条件下的相应值，因此TBM滚刀破岩受到促进。　　(3)基于室内全尺寸线性切削实验结果获得的机器参数设计值和实际项目中采用的机器参数制造值之间联系密切并吻合良好，某些机器参数的设计值和制造值甚至非常接近，但是因为设计和制造上的妥协措施，某些机器参数的设计值和制造值相差较大。诸如滚刀法向力、滚动力、切削系数、合力作用点、岩体可掘性指数和岩石破碎比能等岩石切削行为表征参数在室内岩石切削实验和现场TBM掘进过程中随滚刀贯入度呈现相似的变化趋势和规律，但是总体上现场值总是远大于实验值。TBM掘进性能预测结果和现场实测结果存在一定程度的差异，但是通过引入若干大于1.00的修正系数，室内岩石切削实验和现场TBM掘进性能之间的差异可以得到显著降低。