本文以南京地铁10号线D10-TA06标段施工用复合型土压平衡盾构机刀盘为研究对象,对刀盘开口率地质适应性、盾构推力与刀盘扭矩计算、刀盘结构设计、优化与分析等相关技术展开研究。首先,根据该标段地质情况,提出刀盘开口率与地质适应性数值模拟方法,阐述数值模拟方案。构建模拟系统模型,通过与实际监测值对比,验证模型的正确性；得到开口率建议值,结合开口率地质适应性理论计算,确定开口率32%,为后续刀盘结构设计奠定基础。其次,根据该标段地质情况,提出复合型土压平衡盾构机刀盘结构设计流程。对刀盘结构关键参数分别进行计算与分析,确定刀盘上各类刀具的数量及布置方式,在Matlab软件中绘制刀具布置图；利用Pro/E软件建立刀盘三维模型。再次,全面分析复合型土压平衡盾构机推力和刀盘扭矩的产生机理与组成要素,建立盾构机推力和刀盘扭矩理论计算模型,将该理论模型与实际工程的实测值对比,验证理论模型的正确性,并将其应用于该标段推力和扭矩的实际计算中。最后,在Workbench中对刀盘进行结构优化,采用多目标遗传算法求解,获得刀盘多目标Pareto解集；采用层次分析法进行Pareto解集选优,获得目标支配方案最优解。利用正交试验法对刀盘牛腿主要结构参数进行研究,确定了影响刀盘工作应力因素的主次顺序：牛腿夹角>牛腿水平长度>牛腿壁厚。通过对盾构机刀盘设计技术的研究和应用,验证了上述研究成果的正确性,依此技术和理论设计出南京地铁10号线所使用的盾构机刀盘,该技术研究推动复合型土压平衡盾构机刀盘国产化和产业化。