摘要：全断面硬岩隧道掘进机(TBM)是我国当前急需重点研究的重大技术装备,在铁路建设、西气东输、南水北调等隧道工程中得到了广泛的应用。TBM在大埋深、长距离硬岩掘进环境中会受到岩石温度的影响,导致岩石破碎机理发生变化,进而造成滚刀的损耗量大、破岩效率低、稳定性差等施工问题。基于上述背景,本文查阅大量国内外文献,深入分析研究岩石温度对盘形滚刀与岩石相互作用机理的影响规律,并研究了不同岩石温度下盘形滚刀结构参数以及掘进参数对破岩的影响规律,本文的主要研究内容如下：(1)以颗粒流理论为基础,建立了细观尺度上的热力学和岩石声发射模拟方法,并对利用cluster方法优化的岩石样本进行单轴压缩、巴西劈裂以及剪切实验等数值模拟实验,得到与宏观参数匹配的岩石样本,在合理简化实际工况的基础上,建立了盘形滚刀在不同岩石温度下的破岩颗粒流模型。(2)利用建立的盘形滚刀破岩颗粒流模型,研究了岩石温度对滚刀破岩特性的影响规律以及不同岩石温度下滚刀结构参数和掘进参数对滚刀破岩的影响,从细观角度揭示了盘形滚刀在不同岩石温度下的破岩机制。(3)通过直线式TBM滚刀破岩实验台,对不同岩石温度下滚刀的破岩过程进行深入研究,分析了不同岩石温度下滚刀的破岩特性以及载荷特性,结合数值仿真的数据结果,验证了数值模拟的有效性。