(完整版)第6讲-盾构机刀具磨损及刀盘设计分析
盾构机刀具刀盘配置对扭矩、刀头磨损及掘进速度的影响
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；. 盾构机刀具刀盘配置对扭矩、刀头磨损及掘进速度的影响
摘要:土压平衡式盾构机的刀盘具有切削、支撑、搅拌、土体改良等功能，因此在控制掘进效率、保持开挖面的稳定等方面起着决定性的作用。盾构选型时必须结合地层的特殊性和通用性来确定刀盘型式、刀具的布置形式以及他们之间的组合方式。刀盘结构的改造是为充分发挥不同地层条件下辐条式刀盘和面板式刀盘的独特优势，实现两者间的转换。将面板式刀盘的六块面板的装配形式改为栓接加焊接的形式。刀具布置形式优化是根据刀具的作用和运动轨迹对刀具的位置、形状进行合理的优化布置，增强刀具的切削能力、降低土体对刀具磨损进而达到保护刀盘本体，为盾构长距离掘进提供保障。
关键词:辐条式刀盘;面板式刀盘;刀盘结构设计;刀具布置形式
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；. 前言
伴随着我国城市化进程的加快，城市建设快速发展，城市规模不断加大，城市交通呈急剧增长的态势，21世纪将是中国城市轨道交通的新纪元，经济发展将会伴随更大的都市化，地铁交通的建设将促使城市的发展，甚至成为一个急迫的任务。
盾构机在隧道施工中，通过刀盘刀具对前方土体进行切削，刀具与土体的适应程度至关重要。盾构是集液、电、气于一体的大型机械化专用施工设备，目前应用最广泛的是闭胸式盾构，主要分为泥水式和土压平衡式。土压平衡式盾构机在复杂多变的地质条件下，其刀盘的结构型式、刀盘的支撑形式、刀具的选型、刀具的布置将直接影响到设备掘进的效果。刀盘刀具于前方土体不适应，将使盾构掘进非常缓慢甚至寸步难行，直接影响到盾构机的工作效率、工程进展及工程的经济效益。
由于刀具是易损件，消耗量大，如果只是依靠进口刀具不仅供货期长，而且成本高，所以使用国产刀具势在必行。
在掌握盾构刀具切削机理和深刻认识刀具磨损相关因素的基础上，针对不同的施工地质进行刀盘刀具的选择、刀具的布置等盾构掘进设备最关键、最核心的问题，进而实现盾构机的国产化就显得尤为必要。
1 刀盘的布置
针对不同的地层情况以及设备等情况，盾构的刀盘形式有很多，其主要功能为以下儿点：
地铁盾构机施工中的刀盘及刀具改造技术
地铁盾构机施工中的刀盘及刀具改造技术
摘要：盾构法是地铁区间隧道施工常用的方法，地质水文适应能力强，对地面交通影响很小，对施工周边环境的振动和噪声等干扰较小，地面沉降控制比较好，对周边地下管线、地面建筑物和构筑物及周围环境的影响比较小，施工速度比较快，工程质量比较高。
关键词：地铁盾构机；施工；刀盘；刀具；改造
刀盘是盾构的主要工作部件，不同地质地层应采用不同的刀盘结构形式及刀具布置，刀盘及刀具的好坏关系到盾构施工的成败，影响盾构掘进的速度和效益，甚至关系到盾构施工的成败。
一、刀具工作原理
1.刮削类刀具的工作原理。在刀盘推力的作用下，刮刀嵌如岩渣或岩层中，刀盘带动刀具转动时刮削岩层，在掌子面形成一环环犁沟，特点是效率高，刀盘转动阻力大。在软土地层或滚刀破碎后的渣土通过刮刀进行开挖，渣土随刮刀正面进入渣槽，因此刮刀既具有切削的功能也具有装载的功能
2.盘形滚刀工作原理。刀盘在纵向油缸施加的推力作用下，使其上的盘形滚刀压入岩石；刀盘在旋转装置的驱动下带动滚刀绕刀盘中心轴公转，同时各滚刀还绕各自的刀轴自转，使滚刀在岩面上连续滚压。刀盘施加给刀圈推力和滚动力（转矩），推力使刀圈压入岩体，滚动力使刀圈滚压岩体。
二、施工中的刀盘修复和改造
1.施工过程中发生的刀具和刀盘严重磨损，北京地铁某标段从第2个区间开始隧道掘进施工，第2个区间完成后，盾构机再掘进施工第1个区间。盾构机在第2个区间始发后，当掘进至在282环开始，推进速度放慢，推力和扭矩增大，泡沫注入量开始增大;掘进至287环时，推进速度明显减缓，刀盘扭矩增大，泡沫注入量大量增加，渣土温度较高，推进耗时约219分钟;至288环时，刀盘扭矩快速剧烈上升，推进停止。经过分析，发生此现象的主要原因可能是之前在黏土和圆砾层掘进中，黏土在刀盘中部黏结，在挤压和相互间摩擦的作用下，膨润土、泡沫和地层中的砂石黏土在刀盘中部发生固结，刀盘开口率逐渐减小。在第287和288两环的施工过程中，刀盘开口率迅速减小，造成排土不畅，扭矩和推力增大。同时，通过进一步的对附近人防工程勘测调查，排除了既有人防工程坍塌所致的可能。海瑞克在其他国家曾有过相似经验，都是加压进舱人工清理解决。对此问题，项目和专家均认为必须立即进仓进行检查，对刀臂及刀盘用高压水冲洗进行清理才能恢复盾构正常施工。同时，在进仓前要对刀盘上方土体进行雷达探测，并进行加压进仓前的气密性试验，制定周密的方案，保证工作的安全。经量测，盾构机位置附近的地面沉降趋于稳定。经过雷达探测，在刀盘上方土体没有发现明显的空洞，但是存在疏松层。盾构土仓控制控制在刀盘直径的三分之一左右，以尽量维持对开挖面的土压力。在盾构机停止后，为了保持开挖面的稳定，应向土仓内注入高压空气。在加压时，为控制由于开挖面土体内水被排挤而造成的漏气，可以较长时间保持土仓内的压力，要向土仓内加注稠膨润土，在开挖面形成膨润土泥膜。通过注入膨润土浆液对周边地层进行改善后，压力损失速度有所减慢，但对气压作业还是不够，主要原因是因为盾构处于圆砾地层，地层空隙率较大，浆液散失过快。即使在更换品质较好的膨润土并同时提高浆液重度，但仍无法维持压力的相对稳定。随后改用聚合物注入刀盘外侧和土仓内进行护壁处理，压力到目前基本维持稳定，达到气压作业要求。经过当时、事后的反复仔细的分析，刀盘和刀具严重磨损的原因主要如下。（1）掘进了280多环一直没有加压进仓进行刀具例行检查和更换。这主要是因为北京盾构施工中曾多次发生加压进仓失败，导致刀盘上方土体大范围塌陷，甚至引起刀盘上方房屋塌陷。（2）盾构机泡沫管堵塞，使泡沫发生效果下降，影响了对土体的改良。（3）刀具的选择和布置没有充分考虑北京砂卵石地层的特点，没有设置超前刀、撕裂刀和周边保护刀;同时中心刀只设置了半翼;周边刀（盘圈刀或圆弧刀）安装的是耐磨球齿，球耐磨效果不佳，且全部崩落，造成周边刀和底座严重磨损。
浅谈盾构刀盘刀具磨损
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浅谈盾构刀盘刀具磨损
作者：余钢海
来源：《城市建设理论研究》2014年第10期
摘要：盾构机的刀盘根据地质条件的不同一般分软土和硬岩两种刀盘布置形式,软土区刀盘的布置形式是以齿刀为主辅以边缘滚刀和刮刀，硬岩刀盘的布置形式是以滚刀为主辅以刮刀。刀具、刀盘是盾构机的一个非常重要的组成部分，对刀具地合理选择、使用、维护和更换，直接决定盾构掘进工程的质量、进度和工程成本。所以对盾构机刀盘、刀具磨损情况地分析尤为必要。
关键词：盾构机；刀盘；刀具；磨损；措施；
中图分类号:U455.43文献标识码：A
引言
随着地铁建设的发展，盾构工法在地铁建设中起到了越来越重要的作用。它的优越性，实际上是得益于盾构机技术的发展，正所谓“工欲善其事，必先利其器”。盾构机之所以特别重要是因为它与其它施工机械不一样，它被形象地称为“度身定做”。所谓“度身定做”度的什么身呢？就是根据特定的施工环境这个“身”来制造与之相适应的特定的盾构机。在盾构机选型中刀具的选择又是重中之重，要根据地质情况选择相匹配的盾构机，盾构机刀盘刀具布置是盾构机配置的最重要的部分。在实际施工过程中，若盾构区间较长，需要进行开仓检查刀具和换刀，确保盾构机能够顺利到达出洞。笔者对深圳地铁2号线大剧院站～东门站区间盾构隧道刀盘、刀具磨损情况进行了总结分析，可为类似工程盾构机刀具选型提供参考。
1刀具的机构特点
工程始发掘进的800m 开挖面上方为软土地层, 之后逐渐进入上软下硬地层，最后进入全断面岩石地层。为满足工程地质条件的要求,刀盘结构由8 块辐条和相应的幅板所组成, 分块数量3 块。刀盘结构和驱动装置之间的连接通过8 个梁来连接, 这8 个梁位于刀盘面板横梁和用螺栓连接于驱动部分的重型环圈之间。横梁将刀盘面板部分连接至辐条。刀盘将采用合格的S355J2G3 /Q345B/ 16MnR 材料制作。刀盘正面同时安装有双层刮刀和滚刀。在始发初期软土地层施工时, 刀盘上安装的双层刮刀参与掘进工作; 当掘进至岩石地段时, 滚刀继续掘进, 滚刀高出第一层刮刀30 mm,以便适应岩石地层。刀盘的中心部分由中心刀做成半个小锥体, 有较大的开口, 便于泥渣进入开挖室内。所有的刀具以及滚刀都能从刀盘后部进行拆卸和更换。提供有起吊机具便于换刀的操作。刀盘上还安装有仿形刀和泥浆喷嘴等装备, 以及所有必需的管道和刀具磨损检测装置的管路。 龙源期刊网
盾构软土刀具磨损计算
盾构软土刀具磨损计算
一，区间地质状况某区间设计区间总长度2669.681m。盾构区间双线总长度5338m。洞身范围内土层主要为<2-4-2>淤泥质土层、<2-5-2>粗中砂层、<3-8>卵石层等。
二，盾构刀具磨损计算分析随着盾构法施工在地铁建设中的广泛应用，刀具磨损已经成为一个影响工程质量和进度的关键问题。刀具的磨损在盾构掘进过程中不可避免，合理的布局设计需要考虑因磨损引起的使用寿命一致。参照经验公式，盾构机刀盘外圈刀具的磨损公式如下：
vKDLN
其中———磨损量，mm
K———磨耗系数mm/Km
D———盾构刀盘外径，m
L———盾构掘进距离，m
N———刀盘的转动速度，r/min
v———盾构掘进速度，mm/min
刀盘转速N=0.3-3.05r/min；计算选用1.5r/min
盾构掘进速度v=80cm/min，
1，磨损系数K的确定为刀具的磨损系数可以参照经验公式
333.0nKKn其中nK———1条轨迹配置n把刀具的磨损系数
K———1条轨迹配置1把刀具的磨损系数
磨耗系数K单位：Kmmm/103
为了安全考虑选用在砂砾中能安全掘进的E5材质的磨损系数，45×310mm/Km
在粘土中能安全掘进的E5材质的磨损系数，15×310mm/Km
刀盘局部视图由刀盘局部视图可知，42#刀具位置在同一刀具轨迹上配置了两把刀具，40#刀具位置在同一轨迹上布置了1把刀具。
土压平衡式盾构粘土砂砂砾刀头材质（硬质合金）4-1515-2525-45E-5
2-2.757.5-12.512.5-22.5E-3
1.37-5.175.17-8.68.6-15.5E-2三，刀具的磨损计算
1、在<3-8>卵石层地层中的磨损计算a，42#刀具的在工作1Km后的磨损
8025.11226.34514.3333.0vKDLN=13.7mmb，40#刀具的在工作1Km后的磨损
805.112228.34514.3vKDLN=17.1mm2、在<2-4-2>淤泥质土层中的磨损计算a，42#刀具的在工作1Km后的磨损
盾构机刀盘设计要点
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盾构机刀盘设计要点
作者：严盛越
来源：《建筑工程技术与设计》2015年第04期
盾构机刀盘设计五花八门，主要设计依据是盾构隧道的地质条件。但针对相同地质条件，各制造厂家基于各自的理念设计出的刀盘又不尽相同。作为使用单位，在进行设计联络、设计评审时，如何入手，如何判定优劣呢？
刀盘设计的适应性判断是考虑问题的出发点。刀盘结构外形的差异并不重要，只要结构强度满足力学要求，即满足极限条件下的推力、扭矩的要求即可。我们需要关心的是另外几方面的问题：
一、 刀盘开口率
刀盘开口率是指刀盘留空面积占整个刀盘面积的百分比。这部分留空面积，是切削渣土的运动通道。渣土脱离土体后，在重力及刀具刮削作用下，沿刀盘开口流动到土仓。搅拌后，从土仓底部螺旋输送机排出。开口率的大小对应的是渣土排放的效率。若取值过小，破碎（切削）的渣土不能及时进入土仓，滞留在刀盘前方，跟随刀盘做摩擦运动，随着温度升高，会固结在刀具、辐条等部位形成泥饼。因此，在结构强度允许的情况下，开口率尽可能地取较大的值较好。开口率的取值对应刀盘的常态转速。开口率的计算公式：K=1/（r+1）
其中：K——开口率 （%）
r——刀盘转速 （rpm）
刀盘转速是一个从0到Rmax的范围值。通常是连续可调的。但刀盘的开口率是固定的，一经设计、制造成型就不可更改。因此，确定刀盘开口率需要预先评估针对隧道地质条件下刀盘的经常工作状态，根据刀盘的常态转速来确定刀盘的开口率。
岩土硬度高、结理发育差的地层，刀盘转速应较大。相应的，对刀盘开口率要求就小。这与高硬度岩土开挖效率低，出渣量小的施工形态是对应的。反之，岩土硬度低、结理发育丰富地层（如全、强风化地层），刀盘转速应较小。对刀盘开口率要求就大。
例如，我单位施工的莞惠城际轨道交通GZH-6项目隧道地质主要是弱风化混合片麻岩，岩体较硬。对于这类地层，施工时刀盘常态转速的经验值在1.5～2rpm之间。据此，计算出开口率的值K在40%～33%范围内。根据强度优先的原则，采用辐条+面板的结构形式。结合刀具的布置等其它因素，刀盘开口率最后结果值是31%。根据K值范围看，这个结果偏小。为保证在局部软弱地层中的开挖效率，盾构设计方采用了加大中心区域刀盘开口的方法来提高刀龙源期刊网
盾构机刀盘设计与优化
盾构机刀盘设计与优化
盾构机刀盘是盾构机的重要组成部分，其性能直接影响到盾构机在地下工程中的施工效率和质量。本文将从盾构机刀盘的设计和优化两个方面进行探讨。
一、盾构机刀盘设计
1. 刀盘类型选择：盾构机刀盘根据工程需求和地质条件的不同，可以选择机械刀盘、压平刀盘和混合刀盘。机械刀盘适用于较硬地层，压平刀盘适用于软土地层，混合刀盘则具备两种刀盘的特点。
2. 刀盘结构设计：刀盘的结构设计要考虑到刀盘的强度和刚度，以及刀片的布置和固定方式。刀盘应具有良好的刚性和稳定性，刀片的布置要合理，以保证工作时的稳定和高效。
3. 刀片选择：刀片的选择要根据地层的性质和刀盘的工作条件来确定。常见的刀片材料有硬质合金、高速钢等，刀片的形状和尺寸应根据地层状况和刀盘速度来选择。
4. 刀盘动力系统设计：刀盘的动力系统包括电机、减速器等，要保证刀盘具有足够的动力和可靠性。电机的功率和转速应根据刀盘的工作条件来确定，减速器的传动比要满足刀盘的工作要求。
二、盾构机刀盘优化
1. 刀片布置优化：通过对刀片的布置进行优化，可以减小切削力的影响，提高刀盘的稳定性和切削效率。合理的刀片布置可以避免刀片之间的相互干扰和碰撞，延长刀片的使用寿命。
2. 刀片材料和形状优化：选择合适的刀片材料和形状可以提高刀片的硬度和耐磨性，延长刀片的使用寿命。同时，优化刀片的形状和尺寸可以降低切削力的消耗，提高切削效率。 3. 刀盘动力系统优化：优化刀盘的动力系统可以提高刀盘的工作效率和可靠性。通过选择合适的电机功率和转速，减小传动系统的能量损耗，提高动力输出效率。
4. 刀盘结构优化：优化刀盘的结构可以提高其刚性和稳定性，降低刀盘的振动和噪音。通过采用新型的材料和加强结构的设计，使刀盘在工作过程中能够更好地适应地层变化和工作条件的变化。
综上所述，盾构机刀盘的设计与优化对于盾构机的工作效率和质量具有重要影响。通过合理的刀盘设计和优化，可以提高刀盘的稳定性、切削效率和使用寿命，进而提高盾构机在地下工程中的施工效率和质量。
盾构工程中刀盘形式、刀具布局的特点及对区间地层的适应性6
盾构工程中刀盘形式、刀具布局的特点及对区间地层的适应性
1.1.1.1刀具、刀盘整体布置型式
本工程所采用的刀盘及刀具设计形式充分考虑了本标段的地质特点。本标段地层属整体软地层，局部有地震液化层，主要穿越黏土、粉土、粉土粉砂，所以刀盘的刀具配备采用8把中心齿刀，27把先行刀，8把边刮刀，60把切刀。遇到桩基础用滚刀替换先行刀，用中心滚刀替换中心齿刀，滚刀、先行刀的轨迹间隔不大于100mm，使装基础块容易被挤压破碎而落进土仓。
刮刀和切刀刀刃到刀盘面板的距离分别为145mm和140mm，（先行刀到刀盘面板的距离为180mm）此种刀具的布置优点如下：
先行刀与刮刀和切刀刃高差的存在保证了在本段地层掘进时通过先行刀进行拨落而保护刮刀与切刀不受损害；先行刀在刀盘正面的十字形布置方式能拨松刀盘前面土体镶嵌的小颗粒砾石，从而有利于土体的开挖。
刀具与刀盘面板间高差的存在有利于碴土的流动和排出，防止刀盘泥饼的形成，并减少碴土对刀盘面板的磨损。
1.1.1.2刀盘结构特点
刀盘为焊接结构，在刀盘上焊接了安装各种刀具的刀座。刀盘和主驱动通过一个有4个幅臂钢结构与主驱动法兰盘相连，以传递足够的扭矩和推力。刀盘可以双向旋转，刀盘开挖直径6480mm。
为了保证刀盘的整体结构强度和刚度，刀盘的周边和中心部件在制造时采用先栓接后焊接的方式连接。根据对刀盘设计模型在硬岩模式下对每个滚刀加载25t的荷载的有限元分析结果显示，刀盘的强度和刚度均满足要求。
刀盘的开口形式：刀盘开口设计如图所示，其开口形式为对称的八个长条孔，开口尽量靠近刀盘的中心位置，以利于中心部位碴土的流动。刀盘的开口率约为37%。
图 0-1 刀盘及刀具布置 碴土改良注入口设计：刀盘面板上设有膨润土浆喷口。其中在刀盘的中心设置有4个泡沫通道。泡沫注入口也可以用来加注膨润土。在刀盘面板上设有8个泡沫喷口。这些喷口已经过了优化设计，如图 0-2所示。
图 0-2刀盘泡沫喷头示意图
土压平衡盾构机刀盘结构介绍和维护
土压平衡盾构机刀盘结构介绍和维护
单位：中铁十四局隧道公司长株潭一工区 姓名：王岚
内容提要：本文介绍了盾构机刀盘的结构、刀具的类型、刀具破岩机理和维护。
关键词：盾构机；刀盘；刀具；刀具磨损；刀具维护
刀盘是盾构机的切削工具，是盾构机的主要工作部件。刀盘旋转时，刀具切削隧道掌子面的土体，对掌子面的地层进行开挖，开挖后的碴土通过刀盘的开口进入土仓；同时支撑掌子面，具有稳定掌子面的功能；对于土压平衡盾构，刀盘对土仓内的碴土进行搅拌，使碴土具有一定的塑性，然后通过螺旋输送机将碴土排出。施工过程中，其工作条件极其恶劣，受力复杂，是盾构机检查维护的主要部件，其结构特点结合刀具布置形式及刀具形状是否适合应用工程的地质条件，直接影响到盾构机的切削效果、出土状况和掘进速度。
1.刀具的选择
对于不同地层的开挖，盾构的刀具通常采用不同型式：开挖地层为硬岩时，采用盘形滚刀；地层为较软岩石时，采用齿刀；地层为软土或破碎软岩时，可采用切刀或刮刀。
2.刀具的布置
刀具的布置有两种方式:
（1）刀具整体连续排列方式，因其切削阻力较大，盾构机密封舱内土体流动性差，现已很少使用，仅偶尔在切削阻力小的淤泥质地层中采用。
（2）刀具牙型交错连续排列方式，因其切削阻力小、切削效率高、密封舱内土体流动性好和易搅拌而被广泛使用。目前世界上基本均采用牙型交错连续排列方式。
3.常用的主要刀具种类
盾构开挖性能主要通过刀具的选择和布置来保证。根据不同地质情况选用不同类型的刀具及刀具组合，实现刀具配置的灵便性，提高刀盘的开挖效率。目前盾构机上常用的主要刀具有切刀、刮刀、齿刀、双刃滚刀、单刃滚刀等。
图1 刀具的示意图和实物照片
3.1滚刀
3.1.1滚刀的分类
滚刀分为单刃滚刀和双刃滚刀。
盘形滚刀刀圈 盘形滚刀
单刃滚刀 双刃滚刀
复合地层中盾构机刀具磨损原因分析及更换案例
复合地层中盾构机刀具磨损原因分析及更换案例
Ｗｈｙ ａｒｅ Ｔｏｏｌｓ Ｗｏｒｎ ｄｏｗｎ ａｎｄ ＨＯＷ ｔｏ Ｒｅｐｌａｃｅ Ｔｈｅｍ Ｗｈｉｌｅ ａ Ｓｈｉｅｌｄ
Ｍａｃｈｉｎｅ Ｏｐｅｒａｔｅｓ ｉｎ Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ
豳中铁七局三公司 王永喜／ＷＡＮＧ Ｙｏｎｇｘｉ
摘要：本文通过对复合地层中盾构机掘进时刀具磨损严重，造成被动停机的案例分析，查找出了刀具磨损的原因， 叙述了刀具更换的方法，并总结了其中的经验教训，以便为同行业人员提供参考。
关键词：盾构机刀具磨损原因分析更换
１ 工程概况及地质描述
工程位于深圳地铁五号线，区间长度１ ２７８ ｍ，管
片拼装８５２环。该标段位于深圳市宝安区，所在地区
为海积平原、冲洪积平原，地形略有起伏，沿线地面
建筑物较多（上有大规模住宅小区、酒店及立交桥），
道路两侧存在密集的电力、电信、雨水、上水、污水、
燃气、路灯等地下管线管道，地下管线管道的走向与道
路平行，局部斜交。
该区间主要穿越的是砾质黏性土和全风化花岗岩，
局部进入中风化、微风化花岗岩（基岩），而且花岗岩
风化土中不均一存在花岗岩风化残留体（孤石）。另外，
存在多处孤石和近８０ ｍ硬岩突起，岩石强度在４５．４～
１９１．５ ＭＰａ之间，孤石大小各异，厚度在０．７～１．８ ｍ之
间，其中最大孤石尺寸为７．８ ｍ×２．５ ＩＹｌｘ１．８ ｍ（长×宽
×高），基岩侵入隧道高度在０～４ ｍ之间。隧道顶部
覆土厚度仅为１０．９～２３．６ ｍ。
据上所述，该标段施工干扰因素多、地质复杂、
技术难度大。
２不良地段的预处理措施
为保证盾构机顺利掘进，对勘探出的两段不良地
质段采取了预处理措施。对距始发点５０～１０４环段的
孤石及基岩，采用深孔爆破技术进行松动和破碎；对
距始发点２６０～３１７环微风化花岗岩地段，采用地面
开挖竖井进行矿山法施工，而后盾构机空推通过。
３盾构机刀具配置
盾构机滚刀
- - 1 - - 盾构机滚刀
北京固本科技有限公司 胡建平
盾构机滚刀布置和盾构机滚刀说形状在盾构机设计中是非常重要的内容。刀具布置方式及刀具形状是否适合应用工程的地质条件,直接影响到盾构机的切削效果、出土状况和掘进速度。
1 盾构机滚刀工作
安装在刀盘上的盘形滚刀在千斤顶的作用下紧压在岩面上，随着刀盘的旋转，盘形滚刀一方面绕刀盘中心轴公转，同时绕自身轴线自转。滚刀在刀盘的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圆沟槽。当推力超过岩石的强度时，盘形滚刀刀尖下的岩石直接破碎，刀尖贯入岩石，形成压碎区和放射状裂纹;进一步加压，当滚刀间距S满足一定条件时，相邻滚刀间岩石内裂纹延伸并相互贯通，形成岩石碎片而崩落，盘形滚刀完成一次破岩过程。
2 影响盾构机滚刀破岩效率的因素：
根据以往工程实践及试验数据，影响盾构机滚刀破岩效率的因素有：
1) 脆性/塑性:是对抗压强度、抗拉强度的综合评价，适用于抗压强度较大(小)，而抗拉强度较小(大)岩石。有关文献资料显示在同样条件下，脆性岩体在挤压阶段所需时间远远小于塑性岩体(约八分之一)。
2) 耐磨性:本指标直接关系到盾构机掘进效率，是承包商进行刀具寿命及备品估算、工期筹划的主要依据。根据国外资料统计在耐磨性小的岩石中，更换刀具时间占总停工时间的3%，而在高耐磨性岩石中有20%之多；以每掘进1米时间计算，耐磨性小的岩石为0.02~0.05 hr/m，而高耐磨性岩石则可高达0.2hr/m。 - - 2 - -