چکیده: با توجه به نیاز عمده به فضاهای زیرزمینی و همچنین مزیت هایی از قبیل کاهش لرزش، کاهش نیروی انسانی، افزایش نرخ پیشروی و دیگر موارد - که روش حفاری مکانیزه نسبت به روش سنتی چالزنی و آتشباری دارد - موجب گستردگی استفاده از ماشین های حفاری تمام مقطع تونل (TBM) در ایجاد فضاهای زیرزمینی شده است. البته برخلاف روش سنتی استفاده از ماشین های حفاری نیاز به مطالعات مقدماتی فراوانی دارد. با توجه به اهمیت زمان و هزینه ی اجرای پروژه، پیش بینی عملکرد ماشین های حفاری تمام مقطع تونل یک بخش مهم از این مطالعات است. عملکرد ماشین حفاری تمام مقطع تونل متاثر از عوامل مختلفی نظیر عوامل ژئومکانیکی و عملیاتی می باشد. عوامل ژئومکانیکی شامل پارامترهای ماده سنگ و خصوصیات ناپیوستگی هاست از سوی دیگر عوامل عملیاتی نیز شامل نیروهای پیشران و گشتاور، هندسه ی دیسک ها و فاصله داری و نحوه ی قرارگیری آنها بر روی کله ی حفاری است. تاکنون مطالعات زیادی در زمینه ی بررسی اثر این عوامل بر نرخ نفوذ ماشین های حفاری تمام مقطع تونل اعم از مطالعات تحلیلی، تجربی و مدلسازی عددی صورت گرفته است. با توجه به اینکه ابزار برش دهنده ی سنگ واسطه ی انتقال انرژی (نیروی پیشران و گشتاور) از ماشین به سنگ می باشد – در نهایت منجر به خردایش سنگ می شوند - عملکرد ماشین های حفاری تمام مقطع تونل به طور اساسی به عملکرد دیسک برش دهنده وابسته است. یکی از معروف ترین روش های آزمایشگاهی برای بررسی عملکرد دیسک برش دهنده و پارامترهای موثر بر آن ، آزمون برش خطی است که عنوان یک روش دقیق و قابل اعتماد جهت ارزیابی عملکرد برش شناخته می شود. بالا بودن هزینه ی آماده سازی نمونه در این روش و هزینه های انجام آزمون و همچنین غیر قابل استفاده بودن این آزمون جهت بررسی اثر درزه داری بر برش در سنگ درزه دار از محدودیت های این روش می باشد. بنابراین مدل های عددی مناسب برای جبران این محدودیت ها توسعه یافته است. امروزه روش عددی المان مجزا روشی رایج جهت تحلیل محیط های ناپیوسته و فرآیند هایی همچون خردایش سنگ توسط ابزار برش دهنده می باشد. در این تحقیق با کاربرد روش عددی المان مجزا و با استفاده از کد جریان ذرات (PFC3D) به دلیل توانایی در شبیه سازی رشد ترک و همچنین مدل کردن تخریب تحت تأثیر تغییرات تنش به بررسی اثر پارامترهای هندسی درزه بر عملکرد برش سنگ توسط برش دهنده ی دیسکی پرداخته شده است. ابتدا با شبیه سازی یک نمونه ی گرانیتی بکر و ایجاد برش های متعدد توسط یک دیسک برش دهنده با قطر 43 سانتی-متر در فاصله داری و عمق نفوذ های مختلف روی آن، میزان نیروهای اعمال شده بر دیسک و اثر دو پارامتر فاصله داری و عمق نفوذ بر این نیروها بررسی شده و در نهایت نتایج بدست آمده با نتایج تحقیقات آزمایشگاهی در این زمینه مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج این بخش از تحقیق تطابق قابل قبولی میان مدلسازی و نتایج آزمایشگاهی را نشان می دهد. در آخر با اعمال درزه هایی با ویژگی های هندسی مختلف، تأثیر درزه داری بر عملکرد دیسک برش دهنده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل درزه نشان می دهد با افزایش فاصله داری بین درزه ها تأثیر وجود درزه بر عملکرد برش کاهش می یابد. همچنین با بررسی پارامتر جهت داری درزه مشخص می شود زمانی که درزه ها زاویه ای برابر با 60 درجه نسبت به جبهه کار دارند بهترین عملکرد برش حاصل می شود. البته قابل ذکر است که این نتیجه برای درزه هایی با فاصله داری بیشتر از 10 سانتی متر صادق است.