盤形滾刀是一種破碎堅(jiān)硬巖石的挖掘工具，安裝于盾構(gòu)、TBM、頂管等大型非開挖施工設(shè)備的頭部，其作用是切割掌子面巖石并將巖石從掌子面上剝落下來(lái)。廣泛應(yīng)用于地鐵隧道、鐵路隧道、引水隧道以及城市地下管網(wǎng)施工工。

盤形滾刀是一種可更換刀圈的刀具，通常有單刃、雙刃和多刃之分，常以輻射狀或螺旋狀分布裝在盾構(gòu)機(jī)刀盤上。盾構(gòu)機(jī)在千斤頂?shù)膲毫ο孪蚯熬蜻M(jìn)，同時(shí)盾構(gòu)機(jī)刀盤作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，安裝在盾構(gòu)機(jī)刀盤上的刀具在隨刀盤公轉(zhuǎn)同時(shí)，自己在摩擦力和壓力下作自轉(zhuǎn)，從而利用刀圈刃口對(duì)巖石表面產(chǎn)生滾動(dòng)切削作用。

盤形滾刀破巖工作原理可以理解為：掘進(jìn)時(shí)盤形滾刀刀圈先在巖石內(nèi)擠壓出一個(gè)槽，并在槽周圍生成初始的張拉破壞的裂紋，井隨著刀具不斷慣入，刀圈的楔形面對(duì)刀圈兩邊的巖石起剪切破壞作用，初始的張拉破壞裂紋會(huì)在剪切力作用下沿巖石切線方向持續(xù)快速擴(kuò)張，相臨刀具間的巖石裂紋會(huì)產(chǎn)生相互影響，產(chǎn)生進(jìn)一步的張拉破壞，使相臨切槽之間的巖脊在這種張拉破壞下產(chǎn)生較大的巖塊剝落下來(lái)。

安裝在刀盤上的盤形滾刀在千斤頂?shù)淖饔孟戮o壓在巖面上，隨著刀盤的旋轉(zhuǎn)，盤形滾刀一方面繞刀盤中心軸旋轉(zhuǎn)，另一方面繞自身軸線自轉(zhuǎn)。盤形滾刀在刀盤的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圓溝槽。當(dāng)推力超過(guò)巖石的強(qiáng)度時(shí)，盤形滾刀刀尖下的巖石直接破碎，刀尖貫入巖石，形成壓碎區(qū)和放射狀裂紋；進(jìn)一步加壓，當(dāng)滾刀間距S滿足一定條件時(shí)，相鄰滾刀間巖石內(nèi)裂紋延伸并相互貫通，形成巖石碎片而崩落，盤形滾刀完成一次破巖過(guò)程。

盤形滾刀工作時(shí)除了要承受刀圈周向的正壓力之外，還受到刀圈切向的摩擦力、以及側(cè)向方向上交變應(yīng)力的作用，受力復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣。地層以及剝落的巖石對(duì)刀圈、刀體有著磨削、沖蝕效應(yīng)，容易造成刀具的早期失效，對(duì)刀具的破巖效果和刀具對(duì)工作環(huán)境的耐受性能以及刀具質(zhì)量的穩(wěn)定性提出了較高的要求。刀具的質(zhì)量直接決定了工程的質(zhì)量、成本、安全和效率，是隧道及地鐵盾構(gòu)法施工中的核心技術(shù)之一。

在工地現(xiàn)場(chǎng)，盤形滾刀組裝與拆卸通常是在隨機(jī)提供的小型刀具維修車間內(nèi)進(jìn)行，為了節(jié)省運(yùn)輸時(shí)間，刀具車間一般布置在進(jìn)洞口附近一側(cè)。盤形滾刀的刀圈與刀體、軸承內(nèi)圈與心軸是過(guò)盈配合，其組裝與拆卸需要特殊工藝處理。