全断面隧道掘进机（TBM）是一种用于地下工程全断面开挖的机械施工设备，具有施工效率高、安全可靠、施工质量高等优点，因而在国内外得到越来越广泛地使用。盘形滚刀是掘进机刀盘上的主要破岩刀具，其破岩性能直接影响了掘进机的掘进效率和施工成本。因此，研究盘形滚刀的破岩机理、破岩过程以及滚刀的布置规律，对于优化滚刀布局，提高滚刀破岩效率，提高滚刀使用寿命、建立刀盘设计理论具有重要的意义。本文对全断面隧道掘进机盘形滚刀的组合破岩机理开展研究，主要完成了以下内容：（1）介绍了盘形滚刀的分类以及结构形式，研究了岩石的弹塑性本构模型和断裂损伤特性。阐述了国内外广泛使用的滚刀受力模型。分析了掘进机刀盘的设计准则和滚刀布置规律。根据滚刀组合破岩模型的特点，重点研究了滚刀刀间距和安装半径等关键参数对于组合破岩的影响；（2）阐述了显式动力学的基本原理，研究了Drucker-Prager非线性弹塑性本构模型。基于ABAQUS建立了滚刀压痕模型，得到了滚刀挤压岩石的应力应变情况以及滚刀的受力大小，将得到的结果与压痕试验的结果对比，证明D-P本构模型定义岩石类材料的正确性。在此基础之上，引入岩石断裂损伤准则，建立了两把滚刀线性破岩的有限元模型，研究了刀间距与滚刀受力的关系，将得到的结果与国外线性切割试验结果进行对比。最后，基于ABAQUS的多体动力学特性，建立了三把滚刀组合回转破岩模型，研究了滚刀回转运动时滚刀之间的相互作用，以及滚刀回转半径对于滚刀受力和破岩效果的影响，并将组合破岩与线性破岩进行对比分析，明确滚刀组合破岩的分析优势和必要性；（3）阐述了光滑粒子流体动力（SPH）方法的基本思想和算法过程，研究了SPH-FEM耦合分析的必要性。使用AUTODYN建立了基于SPH-FEM耦合的二维滚刀破岩模型，研究了不同条件下岩石的断裂情况，分析了加载速度、刀间距和加载方式等因素对于滚刀破岩的影响。