旋挖钻机是一种高效深孔灌注桩施工设备,随着近几年大规模的基础设施建设和城市快速发展,旋挖钻机得到了深入发展。但是常规旋挖钻机由于自身加压形式单一,侵入和钻进硬岩的效率不高,导致钻杆和动力头的寿命大大降低,增加了施工成本和延长了工程时间。因此,低频动载下旋挖钻机硬岩钻进的能力及岩石破碎机理研究具有重要理论意义和实际价值。本论文提出以旋挖钻机供给动力头的加压系统提供低频波形加压方式,进而由钻具输出垂向进给的波形压力的施工工法,实现了可以输出静压和低频波形压力双模式的液压回路,并在AMESim中仿真验证;再根据岩石的物理力学特性,结合钻具单齿切削岩石的破岩机理,研究了旋挖钻机使用短螺旋钻具钻进硬岩过程,分别建立了钻具导向叶片截齿和芯轴顶端单个截齿的力学模型,搭建了短螺旋钻具单齿切削岩石的三维模型;基于ANSYS软件对单齿凿入岩石的过程进行了有限元动力学仿真模拟,实现了岩石失效单元的剥离,研究了钻具在静载和低频波形动载压力下岩石相应的应力、变形及裂纹延展情况。结果表明:低频波形动载荷具有更显著的破岩效果,且存在破碎门槛值36KN,当曲线峰值载荷越过此门槛值时,裂纹扩展速率急剧增大,岩石加速破碎;连续的动载荷作用可以促进水平方向裂纹发展;曲线载荷的峰值决定裂纹深度发展。此结论为旋挖钻机硬岩钻进参数的合理选择与控制提供了理论依据。