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。对于高放废物处置库而言,围岩损伤特征是影响其长期稳定性及运行安全性的重要因素,围岩损伤的产生与演化和诸多因素相关,以TBM法为主的机械开挖方法具有围岩扰动小等优点,成为高放废物处置库和地下实验室大量高标准井巷工程选用的主要开挖方法。因此,对TBM刀盘滚刀作用下的围岩破裂和损伤特性以及节理间距对破岩的影响进行研究,是研究处置库的损伤分布情况以及后续的核素运移模式的基础,具有重要意义。本文结合室内全尺寸滚刀线性切割破岩实验,采用荧光法研究了盘形滚刀作用下不同刀间距(70mm、80mm、90mm、100mm)对北山花岗岩裂纹扩展特征的影响规律。针对滚刀下岩样破碎特征,借助CorelDraw和Image J软件对裂纹荧光图进行分区及统计分析,并与岩样各区的波速损伤指标进行对比。另外,结合室内全尺寸滚刀线性切割破岩实验,研究了不同节理间距对TBM滚刀力及破坏模式的影响。研究发现,同一刀间距作用下岩样各区的破碎程度存在较大的差异;不同刀间距作用下,岩样各区裂纹扩展的深度、长度及面积随着刀间距的增大呈现增大的趋势,且各区所占的比例随刀间距变化而不同。针对北山花岗岩,刀间距为70~100mm时,围岩损伤范围小于50mm。裂纹扩展模式对TBM破岩效率、破岩损伤以及岩片形状有显著影响。主要从三向力、裂纹的扩展模式和岩片等角度分析了节理间距对滚刀破岩的影响。结果表明:节理间距100mm的岩体切入所需要的推力小于完整岩石的推力,节理间距400mm的岩体破岩过程中推力有一个突变的过程。节理间距100mm岩体滚刀作用下存在两种破坏模式,节理间距400mm的岩体破岩过程则包括了正常破岩和节理面影响破岩两个过程,并且节理对了竖向主裂纹向节理面扩展有加剧的作用。节理面下方岩石较完整,节理面阻碍了裂纹朝节理面下方岩石传播。