盘形滚刀是TBM的主要破岩工具,并且容易磨损和断裂需要经常进行更换,同时TBM在施工过程中,尤其是在复杂地层中,刀盘在掘进过程中出现上部和下部受力不均,从而造成刀盘开裂与变形,从而引发一系列质量和安全问题。因此有必要对盘形滚刀和刀盘的疲劳寿命和可靠性进行深入的研究。又因为载荷谱是进行机械寿命预测和可靠性评估的基础,并且目前国内对载荷谱的研究还处于空白,国外由于保密原因,无法获取这些信息,并且目前TBM盘形滚刀和刀盘的载荷研究大多是基于单一工况的单一地层。因此以TBM滚刀、刀盘为典型研究对象编制多工况复杂地层下的载荷谱,对解决TBM机械结构部件的寿命预测、可靠性设计与评估等问题具有重大意义和价值。本文的具体研究内容如下:（1）针对盘形滚刀工作原理和特点,对盘形滚刀的破岩机理、受力模型进行理论分析和总结,建立滚刀在不同工况下的受力模型作为载荷谱编制力学模型。（2）针对刀盘的工作原理和特点,分析刀盘的受力特性,建立复合地层下刀盘的受力计算模型。（3）选择国内某一多工况复杂地层为例,提出采用蒙特卡洛法的思想编制盘形滚刀和刀盘的载荷谱,并通过蒙特卡洛法仿真得到不同地层下的滚刀和刀盘的载荷—时间历程。（4）对各工况下的载荷—时间历程分别进行压缩处理,并通过雨流计数法进行计数处理,编制各工况初期的一维和二维载荷谱。（5）对循环均值、幅值进行分布检验、估计,得到其分布特性。经过统计推断编制扩展后的8级阶梯程序载荷谱以及试验程序加载谱。在无法对滚刀和刀盘的受力进行现场实测的情况下,本论文使用蒙特卡洛法间接测量滚刀和刀盘的载荷谱,采用的方法和得到的结论可为TBM机械结构部件的寿命预测、可靠性设计与评估等问题提供有价值的参考。