随着城市建设的发展，水利隧道工程以及地铁施工项目的日渐增多，盾构机的应用也日渐广泛。盾构机是利用液压油缸产生的推力作用在刀盘上，通过刀盘的旋转使刀具不断地向前切削土体，掘进过程中刀具不可避免的将受到冲击和磨损。盾构工程的地质条件不同，其刀具的磨损、消耗的程度也不同。目前由于刀具磨损的规律还没有掌握，当出现刀具过量磨损而没有及时更换刀具的情况时，不仅影响了整个工程的质量，还会拖延工期而导致企业经济效益下降。因此如何能准确的掌握盾构刀具的磨损状况，对盾构施工具有重要意义。本文基于超声波测厚系统，对其进行了安装设计和试验研究，主要对以下方面进行了研究：(1)对刀具分类进行了总结归纳，了解了超声波测厚原理与超声波换能器的工作原理，对刀具测厚系统进行了简介以及刀具测厚系统的安装设计。在初步对刀具测厚系统进行安装设计后，需要验证安装设计的合理性，围绕刀具的受力进行了研究。(2)通过对切刀切削岩土受力进行理论分析，掌握了切刀切削岩土的切削机理。根据最大拉应力理论和库仑-莫尔理论，建立了切刀切削岩土的受力模型。对ANSYS/LS-DYNA算法进行了简单的分析研究。(3)在刀具测厚系统的结构安装设计中，尤其是超声波换能器的安装设计，由于在刀具工作时，受到岩土反作用力，需要对刀具进行结构受力分析。通过运用ANSYS/LS-DYNA显示动力学软件建立了切刀切削岩土的仿真模型，分析了在不同工作参数的组合对刀具载荷的影响规律，获得了接触力，同时对安装超声波探头后的刀具进行有限元受力分析。(4)通过对压力容器受力的理论分析，了解薄壳压力容器的内部受力情况。设计了耐水压密封容器，并利用有限元软件对其受最大压力下的工况进行了受力仿真，进而验证耐水压密封容器的设计的合理性。