盘形滚刀是隧道掘进机破岩的主要工具,盘形滚刀磨损会加速盘形滚刀刀圈的损耗,从而降低掘进机的掘进效率,甚至需要被迫停机更换刀具,影响施工进度,使得整个施工周期加长,如果刀具磨损到一定程度后更换不及时会加速其他刀具的磨损,严重的会使刀盘损坏,引起安全事故。因此,能够实现盘形滚刀磨损预测,科学的指导刀具更换,具有重要的工程实用意义。首先,本文针对隧道掘进机盘形滚刀磨损预测问题,通过盘形滚刀破岩机理,分析了滚刀在实际掘进过程中滚刀和岩石的相互作用过程和引起滚刀磨损的主要原因,基于摩擦功原理,推导出了滚刀磨损公式,建立了盘形滚刀磨损预测理论模型。其次,为确定盘形滚刀磨损预测理论模型中的参数,分别从描述盘形滚刀破岩机理的弹塑性理论和赫兹接触理论角度出发,根据有限元法和离散元素法对岩石仿真模拟方式的不同,建立了基于Abaqus有限元法的盘形滚刀动态破岩仿真模型和基于EDEM离散元素法的盘形滚刀动态破岩仿真模型,分析了盘形滚刀动态破岩过程,得出了盘形滚刀在破岩时的受力和能量等信息;为预测出刀盘上不同位置盘形滚刀的磨损量,根据隧道掘进机的掘进参数、盘形滚刀结构参数和地质参数,确定了盘形滚刀磨损理论模型中的垂直力F_n、磨损体积V_p和滑移量S_p等参数,实现了滚刀磨损预测理论模型的工程应用。最后,基于实际工程项目的滚刀磨损数据,分析了不同盘形滚刀刀位号和磨损量的对应关系,并对实际磨损量和所建立的盘形滚刀磨损预测模型计算出的磨损量进行了对比分析,基于Abaqus有限元方法的盘形滚刀预测值与实测值得相对误差值平均值为16%;基于EDEM离散元盘形滚刀预测值与实测值的相对误差值平均值为4%,实际值和预测值相对误差的平均值比较接近,验证了盘形滚刀磨损预测模型的正确性。研究结果表明:基于摩擦功的盘形滚刀磨损预测模型有较好的准确性,对隧道掘进机盘形滚刀的磨损预测提供了一种科学方法。