随着城市规模不断扩大和人口激增,地铁建设已成为城市发展的重要方向之一。盾构机是目前最先进的隧道掘进设备,有效改善了施工人员的作业环境,具有机械化程度高、安全可靠等优点,在地下工程施工中广泛使用。盘形滚刀因其优秀的破岩性能,被广泛地用作盾构和TBM的破岩刀具。然而,在实际工程中,滚刀磨损是盾构施工最常见的损耗之一,严重影响施工效率。本论文属于科技部“973”课题“复杂条件大直径盾构长距离安全掘进理论及控制研究（编号:2015CB057802）”中的研究内容。本文通过离散元软件EDEM对滚刀破岩进行模拟仿真,结合室内试验和工程实测数据,对滚刀破岩时的三向受力和磨损进行分析,主要结论如下:（1）基于离散元软件EDEM中的bonding接触模型,通过API方法建立了仿真岩石试件,进行虚拟单轴压缩和巴西劈裂试验,对bonding粘结参数进行标定,得到了四种不同强度岩石试件的bonding参数值,对比分析了虚拟仿真与室内试验中岩石单轴压缩试验和巴西劈裂试验的破坏形态,证明了离散元方法模拟岩石单轴压缩和劈裂抗拉试验的可行性。（2）通过EDEM中的运动状态设置功能,建立了考虑滚刀绕其刀轴自转和绕刀盘中心公转两种运动的滚动圆周切割模型,开展了滚刀破岩圆周切割室内试验,对比分析了数值仿真与室内试验中滚刀的三向受力,论证了本文数值模型计算滚刀三向受力的合理性。（3）选取了深圳地铁6号线明乐停车隧道中地质参数相近、掘进参数差异明显的两个掘进区间,分别用于仿真磨损系数的标定和磨损量预测,并将预测结果与实测数据对比,论证了当掘进参数发生改变时,本文数值模型预测滚刀磨损的合理性。（4）进行了不同参数组合工况下的（岩石强度、贯入度、刀盘转速、切割角度、平磨状态等）滚刀破岩仿真模拟,分析了滚刀与岩体接触瞬间的冲击效应和滚刀破岩时三向受力变化规律,给出了考虑岩石强度、贯入度、刀盘转速等参数变化的滚刀垂直力FV、滚动力FR的拟合公式,并用CSM模型对部分结果进行验证。（5）基于Archard Wear模型,对不同工况条件下的滚刀磨损进行了分析,采用DEM-FEM耦合方法,对刀圈断裂等非正常磨损进行了研究,得出了岩石强度、贯入度、刀盘转速、破岩状态等因素对滚刀磨损的影响规律。