随着我国基础设施建设力度的不断加大,隧道工程的施工场景越来越多,TBM作为隧道掘进的先进设备,需要适应更加复杂的工程地质条件,同时滚刀的相关参数也应与地质条件相适应。滚刀布置的间距影响着岩体中裂纹的扩展方式和破岩效率。因此,研究含有节理的地层在不同节理条件下的刀间距优化方案,对于掌握节理岩体的破岩机理和滚刀破岩效率随地质条件变化的演化规律具有重要的理论和现实意义。本文以剪切流变试验仪为依托,自主设计了滚刀刀头和围压加载模具,结合“滚刀作用下节理岩体宏细观破碎机理及破岩效率研究”课题,采用“资料调研、室内试验、数值模拟、模型预测”四位一体的方法,进行了不同节理倾角和节理间距岩体在双滚刀作用下的破岩试验。结合数字图像技术对岩体开裂的应变场、位移场等信息进行监测,对岩体与滚刀相互作用机理、破岩效率与刀间距关系、滚刀间距优化方式等问题展开研究。然后利用PFC 2D离散元软件对不同滚刀间距和贯入深度下的岩体破坏过程进行模拟,通过模拟结果和试验数据对裂纹扩展比能进行预测,作为含节理地层隧道施工的效率优化的参考。主要研究内容如下:（1）将所制备的不同节理倾角和节理间距岩体,利用改造的剪切流变试验仪施加垂直侵入力和围压,进行滚刀破岩试验。通过DIC设备观察岩体裂纹起裂-扩展-贯通的过程和应变位移的演化情况,统计了裂纹的破坏性质和长度,总结出了不同刀间距和节理条件下岩体破坏形式和对应的侵入力曲线特征。分析刀间距和节理条件对破岩效果的影响,揭示了节理岩体和滚刀的相互作用关系,为分析滚刀破岩效率提供理论支撑。（2）通过滚刀侵入力的波动情况,岩渣的粒径、比能耗、裂纹扩展比能等指标围绕滚刀的破岩效率展开讨论,分析刀间距、节理倾角和节理间距对滚刀破岩比能的影响。研究了节理条件对滚刀最优间距的影响方式,并通过拟合的方法确定了不同节理条件下的最优滚刀间距。（3）利用离散元软件PFC 2D对不同刀间距和贯入深度下的岩体破坏过程进行了模拟,并将所得到的裂纹扩展比能数据与试验数据相结合,作为样本库。采用多元非线性回归模型对刀间距、贯入深度、节理倾角、节理间距四个自变量影响下的裂纹扩展比能进行了预测,所得到的预测模型相关系数较高,拟合效果良好。