滚刀破岩效率的影响因素有很多，主要可以归纳几个类型：滚刀结构参数如刀刃宽、刀刃角，滚刀安装参数如安装半径、刀间距，掘进操作参数如贯入度、刀盘转速，岩石属性参数，等。在这几种参数类型中，只有滚刀结构参数和滚刀安装参数是在掘进时无法更改的，据此本节主要研究这两类参数对破岩效率的影响。

1）滚刀结构参数

滚刀的结构参数主要包括刀刃宽、刀刃角、滚刀半径、刀尖圆角等，见图5-10。

图5-10　滚刀尺寸参数示意

相对来说，刀刃宽和刀刃角对破岩效率的影响大于刀尖圆角，以WIRTH滚刀在秦岭隧道施工时的使用经验来看，正滚刀、边滚刀和中心刀三种刀圈的尺寸略有不同，如表5-1所示。虽然WIRTH边滚刀的刀尖圆角略大于正滚刀和中心刀，但对使用性能影响不大，因为边滚刀磨损速度快，新的滚刀刚使用较短一段时间产生了一定程度的磨损后刀尖形状多呈现平头形，而距离滚刀到达极限磨损量还要使用较长一段时间，这时刀刃宽和刀刃角的尺寸参数就决定了滚刀的贯入能力。WIRTH还针对边滚刀受侧向力影响而易磨损的特性设计了两侧不同的刃角，不过综合来看，边滚刀的磨损失效现象仍然非常严重。

表5-1　WIRTH刀圈参数

刀刃宽度和刀刃角较大的滚刀承受荷载的能力更强一些，需要提供较大的垂直力和滚动力才能将滚刀楔入岩石中，造成了能量损耗的增加，但因为与掌子面接触面积大所以破碎岩石的体积也比较多；反之，刀刃宽度和刀刃角较小的滚刀在较小的垂直力和滚动力作用下就可以侵入岩石，不过破碎岩石的体积也非常有限。两种类型滚刀的破岩比能耗需要通过仿真和试验确定。(www.daowen.com)

2）滚刀安装参数

边滚刀的安装参数主要为圆弧过渡半径Rs和安装倾角α，如图5-11所示。图中Rf指的是圆弧过渡中心到刀盘中心的距离，α1、α2分别指的是滚刀1、2的安装倾角，ρ1、ρ2分别指的是滚刀1、2的极径，S指的是边滚刀间距。一般在盾构的设计图中常常见到的边滚刀刀间距指的是ρ2-ρ1，即刀尖在掌子面上的投影的间距，然而实际刀间距显然要大于　ρ2-ρ1，实际刀间距可以用下式进行计算：

图5-11　边滚刀安装参数示意

由此可知，边滚刀的刀间距是由刀盘圆弧过渡半径和安装倾角共同决定的。圆弧过渡半径越大则最边缘的滚刀倾角越小，磨损情况稍好一些。但是圆弧半径过大将造成刀盘正面区域减小，从而正面滚刀布置的数量减少，而正面滚刀是刀盘的主要破岩刀具，将影响到整个刀盘系统的破岩效率。如果圆弧过渡半径过小将会使得边滚刀的布置变得困难，相邻滚刀之间的倾角差增大，刀间距增大，协同破岩的效果较差，单把滚刀的破岩量增加，不但破岩效率较低还会加剧滚刀的磨损速度。

从边滚刀受力的分析计算过程来看，安装倾角对于破岩力的影响也非常大，将直接影响到破岩效率。此外，边滚刀安装在刀盘的边缘区域，线速度大，刀盘转过一周需要破碎的岩石面积大于中心刀和正面滚刀，破岩比能耗相对较高，磨损速度快。

综合来看，边滚刀的工作情况非常恶劣，应该结合工程实际经验和仿真以及试验等手段确定最优的圆弧过渡半径和安装倾角参数。