硬岩隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，简称TBM）是用于隧道一次成型的大型装备。盘形滚刀是TBM的主要破岩刀具，其破岩性能以及工作中的受力状态是决定掘进效率的关键因素。本文以研究盘形滚刀在破岩过程中的受力和振动状态为出发点，提出了研制一台贴近真实掘进机工况的盘形滚刀破岩试验机的目标。通过查阅相关文献，确定了试验机的设计参数。结合试验机的功能需求与设计参数，确定了试验机的总体方案为卧式框架式结构。而后，对该总体方案中的主要结构，如主传动结构、岩体安装夹紧结构、岩体移动推进结构、刀盘等部分进行了结构设计。在充分考虑了危险工况的情况下，使用有限元软件对所设计的结构进行了静力学分析。结果显示，设计结构的强度和刚度均能满足试验机的载荷需求。　　在试验机的力学测量方面，充分考虑了试验机的整体结构和滚刀的安装结构，提出并实现了测量试验机破岩过程中的总推力与总扭矩，以及滚刀受到的正压力、滚动力和侧向力的测量方案。通过在刀盘与主轴之间安装压扭组合传感器，来实现总推力与扭矩的测量。对安装滚刀的C形块进行适当的结构改造后，将其作为弹性元件制作测量滚刀三向力的传感器，并完成标定。标定结果显示各传感器的线性和重复性均良好，可靠度较高。　　试验机安装完成后，对其进行了调试。刀盘、岩体夹紧结构、移动架等部分的运行状况良好，逻辑关系准确。以特定结构的混凝土块作为试样，进行盘形滚刀破岩试验。测量了滚刀破岩过程中总的推力和扭矩，以及滚刀受到的正压力、滚动力和侧向力，并很好地验证了试验机的功能。