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以某地铁标段施工盾构为研究对象，针对EPB盾构机的刀盘的开口模式与盘体结构设计之间相互影响、耦合的特点，首先建立根据边界条件与三轴实验获得的岩土颗粒微观参数构建盾构刀盘与岩土相互作用的刀盘系统离散元数值模型，研究盾构刀盘开口率对刀盘挖掘过程的影响规律。在此基础上，建立基于渣土流动性的刀盘结构参数优化设计模型。在AWE下对刀盘的整体结构进行优化设计。研究结果表明：在某地质条件下，开口率为35％，中心开口占45％的刀盘挖掘效率较高且满足螺旋输送系统工作条件。