一、刀具的磨損規律
盾構機在向前推進時，推進油缸必須提供足夠大的推力才能保證盾構前移。推進油缸的推力通過刀盤作用到地層，刀盤旋轉時刀具正對地層的部分與地層之間將產生很大的摩擦力，磨料磨損是刀具正對地層部分的主要磨損形式。
刀具的磨損一般是由內向外呈逐漸增大的趨勢，由于刀盤上刀具公轉的角速度是相同的，但各刀具所在的半徑不同，就使得各把刀具線速度不同，在相同時間內外部刀具所走過的行程就多，切削的任務量就重，磨損的速度也就相應增加。但到邊刀部位，由于刀尖距加密，每把刀的破巖工作量相應減少，磨損的速率也相應降低。刀盤旋轉時中心點和邊緣位置的線速度的差異，刀盤旋轉一圈，安裝在距刀盤中心點3m位置的刀具是安裝在距中心點lm位置的刀具所通過路程的3倍，從理論上講在相同的工況下，lm位置上的刀具的壽命應是3m位置上的3倍。
二、刀具常見失效形式
1.刀具正常磨損
滾刀在進行掘進時,掘進進尺速度與其刃口寬度有關。隨著滾刀刀圈磨損量的增加，刃口寬度隨之增加，達到一定范圍時會影響掘進速度，由于受到刀圈加工工藝的限制，而且新裝刀圈與齒刀之間有一定的高差（各刀盤設計的高差值不同），所以當正滾刀與中心刀最大磨損量為達到與齒刀規定的高差時為正常磨損，而邊緣滾刀則因隧道直徑差及所處位置的要求，其磨損極限一般為15mm。正常磨損是刀具失效的主要形式，其磨損形狀為在刃口寬度范圍內磨損較均勻，不偏磨、不弦磨。
2.刀圈斷裂
滾刀在沙卵石不均勻地層施工時，滾刀不易實現純滾動，造成滾刀時轉時不轉現象，容易發生刀圈沖擊使刀圈斷裂；掘進過程中，由于地層突然變硬或刀盤某些部件脫落或其他鐵件卡在刀刃與地層之間，會導致刀圈局部過載而使刀圈應力集中發生斷裂，同時刀圈與刀體配合過盈量未達到要求也會造成刀圈斷裂。
3.軸承損壞
施工過程中，有時會發現刀圈被磨成一條或幾條弦，稱之為偏磨。這主要是由于刀具軸承損壞不能靈活轉動造成的；在掘進過程中刀具出現偏磨而未及時發現是非常危險的，一把刀由于偏磨而失效會造成相鄰兩把刀過載而失效，從而迅速向外擴展，直至整個刀盤上的刀具全部失效，另外滾刀啟動扭矩過大也容易造成滾刀時轉時不轉現象，使刀圈發生偏磨，所以在掘進過程中應及時觀察出碴情況，一旦出現長而寬的石碴時，應立即停機檢查。造成軸承損壞的原因主要是由于軸承過載或刀盤冷卻系統不良而使軸承過熱抱死，或因刀具密封損壞漏油而未及時發現，造成軸承潤滑不良損壞也會使刀圈偏磨而失效。
4.刀具漏油
絕大多數漏油刀具的軸承因無法潤滑而失效，軸承外圈大多已點蝕成麻面或發藍，同時刀具的浮動密封已失效，極個別的刀具為注油孔漏油。引起漏油的原因主要有以下幾方面：
(1） 由于巖石條件急劇變化(多為較發育的破碎巖層)或換刀不合理(相鄰刀具的磨損量相差較多)，造成個別刀具過載，使刀具軸承的承載面點蝕剝落，剝落的金屬碎片及顆粒使密封失效。
(2）由于刀盤冷卻系統不良而使軸承及潤滑油溫度過高，浮動密封面燒傷使密封失效。
(3）強度較高的大石塊或崩斷的正面齒刀、邊緣刮刀刀齒擠卡在刀具端蓋密封處，使其受擠壓變形引起滑動密封失效。
(4）刀具軸承及浮動密封的壽命已達極限。
(5）刀具在裝配或修理過程中刀具內混有雜物引起浮動密封面劃傷失效。
根據硬巖（TBM）的施工經驗，刀具密封失效導致刀具損壞約占70%。刀具密封損壞與刀具的裝配、刀具密封的耐壓、耐高溫能力有關。一般盤形滾刀密封能承受的最高溫度為80℃，能承受的最高水壓和氣壓能達到 0．8MPa。
5.刀圈剝落
由于刀圈在滾切巖石過程中，刀圈受力較大，刀圈表面掉落整塊的碎片，而整個刀圈沒有斷裂，稱為“刀圈剝落”。刀圈剝落是由于刀圈表面產生疲勞裂紋，逐步擴展導致微觀斷裂，因磨損而剝落。如果剝落塊較小，一般不影響刀具的正常運轉。
6、刀具安裝螺栓松脫、斷裂或擋圈斷裂或脫落
由于在掘進施工過程中破碎巖石的力量較大，特別是在硬巖掘進時更大，震動也比較厲害,常會引起刀具連接螺栓松脫、斷裂，引起刀具損壞以致無法掘進。刀具安裝螺栓松脫、斷裂會造成刀具掉刀和打刀。擋圈用于避免刀圈沿軸線方向的平行位移。如果擋圈斷裂或脫落會引起刀圈位移和嚴重損壞。
三、刀具異常磨損的預防措施
1.合理選擇掘進推力。根據滾刀的數量和每把刀可以承受的最大徑向力可以算出刀盤最大承受力，再加上土壓反力、摩擦力、后配套拖力及尾刷阻力就可以算出作用在油缸上的最大推力，因此可以通過控制這個最大推力來防止刀具過載。
2.合理控制貫入度根據盾構機貫入度計算方法Pe=V/n，貫入度越大則刀具受力越大，在100Mpa以上的巖石地層掘進時貫入度不大于4mm。軟巖掘進時貫入度建議不大于25mm。
3.及時更換保護刀具及損壞刀具。個別滾刀損壞可能導致周邊刀具的連帶損壞，因此在條件充許的情況下及時檢查和更換損壞的滾刀，安裝過渡刀時相臨刀具高差不大于5mm。同時要及時更換切削刀具。
4.確保碴土改良效果確保添加劑的加入效果，保證碴土流動性，可以有效的防止泥餅產生，減少刀具被泥餅抱住的危險。
（來源：盾構TBM專家交流網）
