随着经济的快速发展,工程建设的需求不断增加,盾构施工技术在隧道以及地下轨道交通等工程中扮演了重要角色。由于刀盘具有开挖、支撑等作用,在整个盾构设备系统中起着关键作用,因此,合理的刀盘设计是高效掘进的前提,并且决定着工程的成败。本文在查阅大量文献与工程资料的基础上对刀具选型、刀具布置以及刀盘评价进行了相关研究,论文主要研究工作如下:针对盾构刀具的地质适用性配置,提出了基于PSO-BP神经网络混合算法的智能配置方法,建立了地质条件与盾构刀具类型之间的关系模型,并依据以往施工的成功案例作为样本对模型进行训练,训练好的模型可以很好的实现盾构刀具的智能推荐。测试表明,基于PSO-BP神经网络的智能配置方法,很好地实现了刀具的合理配置,并且PSO-BP神经网络算法比原BP神经网络算法在计算精度和训练时间方面都有显著改善。针对复合型土压平衡盾构刀盘的特点,研究了切刀及滚刀的布置规律,并对滚刀和切刀进行了布置优化。在满足刀盘几何要求和力学平衡约束基础上,建立了满足多种约束条件的滚刀布置优化模型,并采用粒子群多目标优化算法对模型进行求解。从刀盘整体受力出发,并基于阿基米德螺旋线方法进行切刀布置。最后通过ANSYS Workbench有限元软件对布置结果进行仿真分析,验证了该方法布置刀具的合理性和有效性,表明优化后的方案更符合工程实际需要。考虑刀盘性能影响因素的多层次性以及相关性,以刀盘结构性能、刀具布置性能、力学性能等为影响因素,建立了刀盘性能评价指标体系。采用模糊综合评价法和模糊TOPSIS法相结合的方法建立了刀盘性能评价模型,确定了刀盘评价指标的处理方法。选取东莞地铁复合式土压平衡盾构机优化前、后刀盘方案进行评价,选出综合性能较优的刀盘,最后利用C#编程语言开发了刀盘性能评价系统。