随着我国城市基础设施建设的迅速发展,盾构施工法作为一种安全高效的隧道施工法在城市地下铁道、地下管线等隧道工程中得到了极为广泛的应用。而其中土压平衡式盾构机(EPB)又以其技术及经济上的优越性,在盾构施工法中占有绝对的优势地位,成为城市地下工程施工技术的主流。盾构掘进机是一种隧道掘进的专用工程机械,刀盘是盾构机的关键部件之一,也是盾构主要工作部件,具有开挖底层、稳定开挖面、搅拌渣土等功能。盾构的刀盘结构形式与工程地质情况有着密切的关系,不同的岩层采用不同的刀盘结构,是盾构顺利施工的关键因素。论文主要研究内容包括以下几方面:1.综述了国内外盾构掘进机的发展历程及研究现状,阐述了本论文课题的来源和意义。最后提出了本课题的研究方法以及论文的研究内容。2.计算了几种关键工况下掘进机总推力和刀盘驱动力矩,为机头刀盘的有限元分析提供了载荷信息。3.建立了土压式盾构刀盘的三维几何模型和有限元分析模型,分析了几种掘进过程中刀盘的应力、应变情况。4.基于有限元分析结果,采用强度理论计算了刀盘的强度安全系数和变形,结果表明该关键部件具有较高的安全性和可靠性。5.进一步对关键部件——盾构刀盘进行了结构参数优化并得到了令人满意的结果。本论文的研究结果为土压式盾构掘进机的主机设计提供了系统支撑,并为关键零部件的设计提供了计算依据,可以进一步加快国产掘进机的研究和开发进程。