全断面硬岩掘进机（Tunnel Boring Machine,TBM）是开发地下空间的有利工具,其用处越来越广泛。刀盘作为掘进工作中核心受力载体,承受多方向的随机载荷,容易萌生裂纹导致疲劳失效,影响施工进度和安全。数据显示,刀盘失效主要由裂纹导致,并且超过50%的TBM掘进事故由刀盘失效引起,可见研究刀盘的裂纹损伤特性及疲劳可靠性具有重大实际意义。基于以上研究背景,本文开展的核心工作及得出的结论如下:（1）使用ANSYS Workbench对TBM刀盘进行静强度分析确定易萌生裂纹区域,为后续的研究提供基础;针对刀盘复杂工况下多轴疲劳寿命及损伤评估问题,搭建了基于Ncode刀盘疲劳寿命及损伤评估系统,为刀盘的抗疲劳设计提供基础。（2）使用子模型技术法计算刀盘易萌生裂纹区域的裂纹应力强度因子,并分析了不同裂纹位置角及裂纹参数下应力强度因子变化规律,进而研究了刀盘的损伤特性。结果表明:裂纹尖端最深处的裂纹扩展以张开型和撕开型为主,而在裂纹表面点三种扩展形式都存在;裂纹与邻近滚刀刀孔平行的裂纹应力强度因子越大,裂纹扩展趋势越明显;形状比越小,裂纹尖端KI值变化越明显,说明裂纹沿着深度方向扩展越快,刀盘损伤越严重。因此,在裂纹的检测中,若发现与邻近滚刀刀孔平行的裂纹及形状比较小的裂纹,应及时采用相关再制造修复手段进行干涉其扩展,避免造成工程事故。（3）通过定义评估TBM刀盘双裂纹间干扰程度的参数,研究了干扰裂纹的尺寸参数、位置角和双裂纹间距离对基础裂纹扩展的影响。结果表明:干扰裂纹位置角在115°～155°时,会抑制基础裂纹的扩展,其他位置角下会促进基础裂纹的扩展;随着干扰裂纹形状比不断增大,促进基础裂纹扩展的效应越明显;双裂纹间的距离越小,对基础裂纹的干扰程度越大,促进基础裂纹扩展的效应就越明显,当裂纹间距大于25mm时,基础裂纹的扩展几乎不受干扰裂纹的影响。（4）应用ANSYS Workbench中Six Sigma可靠性分析模块对刀盘进行整体强度失效计算,以评估刀盘整体可靠性;并基于线弹性断裂基本理论,构建了以裂纹扩展寿命为基本变量的TBM刀盘裂纹疲劳可靠性评估模型,应用JC法求解了刀盘在不同岩石工况下的可靠度,讨论了不同因素对刀盘可靠度的影响。结果表明:刀盘的裂纹疲劳可靠度随着初始裂纹深度的增大而显著减小,而临界裂纹深度的变化对可靠度影响不明显;形状比越小,刀盘的疲劳可靠度越低,刀盘的损伤就越严重,刀盘裂纹扩展趋势效应就越明显。本文的研究方法不仅可以深入地探究刀盘裂纹损伤特性,为刀盘的抗疲劳损伤设计提供指导性意见,可以评估掘进过程中刀盘疲劳寿命、损伤和可靠性,对保证掘进过程中的安全性和效率具有很好的参考价值。