自上世纪50年代中期以来，岩石隧道掘进机以其施工环境友好、施工速度快、对围岩的扰动小以及长隧道施工的经济效益显著等优点，已广泛应用于各国地下工程的建设。　　掘进机在不同刀间距和贯入度组合下的破岩规律和破岩效率关系着掘进机刀盘的设计和对施工进度的预测。目前，对破岩规律的研究集中在数值模拟、现场掘进实验和室内滚刀破岩实验三个方面。然而由于岩石非均匀、非连续、各项异性的特性，使用数值模拟方法研究滚刀破岩规律存在局限性;现场掘进实验主要是针对特定的掘进机做出机械运行参数优化，无法研究不同刀间距对破岩的影响;全尺寸滚刀破岩实验可以人为调整刀间距，且实验中采用大体积岩石可以避免尺寸效应的影响，因此受到了广泛的关注。　　为了研究不同刀间距和贯入度下的破岩规律和破岩效率，采用北京工业大学自主研发设计的机械破岩试验平台，安装17英寸(432mm)的常切面盘形滚刀，选择尺寸为1000mm×1000mm×600mm的北山完整花岗岩试样，选取以10mm为间隔，从60mm到100mm共5个不同级次的刀间距和以0.5mm为间隔，从0.5mm到3.5mm共7个不同级次的贯入度，进行了35组线性切割试验。实验中采集滚刀三向力，分层收集岩片且对其进行称重、筛分实验和形状测量。　　根据实验现象和实验数据，总结了贯入度和刀间距对平均法向力和平均滚动力的影响:即使贯入度较小时，破岩过程中也会产生很大的平均法向力，而此时平均滚动力却不大，随着贯入度的增加，平均法向力的增长幅度会变小，而平均滚动力的增长幅度会变大;当相邻切槽间的裂纹未贯通时，刀间距对平均法向力和平均滚动力的影响都不大，而当裂纹贯通时，刀间距越大，破岩所需要的平均法向力和平均滚动力就越大。　　对于不同的刀间距而言，存在一个临界的贯入度使比能最低、粗糙指数最高、破岩产生的岩片形状最好，即破岩效率最高，但是刀间距不同时，对于的临界贯入度也不同。经过研究发现，对于北山花岗岩而言，当刀间距与贯入度的比值为30左右时，比能的值达到最小，粗糙指数达到最大，此时破岩效率最高。　　最后，依据破岩规律和破岩效率两方面的分析研究对掘进机的刀盘进行了初步的设计，对掘进机开挖完整岩石的速度进行了预测。