Въз основа на практическите изисквания на производителите на режещи глави TBM е установен основен работен процес за проектиране на режещи глави. Чрез интегриране на геоложки тунелни условия, структурни параметри на режещата глава и оперативни тунелни параметри бяха разработени изчислителни модели за ключови елементи на дизайна-като оформление на фрезата, конфигурация на отвора и дизайн на корпуса на режещата глава-, което доведе до предложението за съответна проектна методология за подобряване на адаптивността на режещата глава на TBM към специфични геоложки среди. Този работен процес на проектиране обхваща избора на типа тяло на режещата глава, разположението на фрезата, дизайна на улея за изхвърляне и дизайна на опорната конструкция.
В практическите инженерни приложения изборът на ножове и определянето на първичните работни параметри (включително разстояние между ножовете, дълбочина на проникване, натиск и въртящ момент) трябва да се ръководят от преобладаващите геоложки условия. Инструменти като ANSYS се използват за провеждане на симулации за анализ на механичните характеристики (по-специално за оценка на максималната деформация и нива на напрежение), докато симулациите с метода на дискретните елементи (DEM) се използват за анализиране на ефективността на отстраняване на мръсотия. Освен това, метод за реконструкция на деформация-базиран на BP невронни мрежи и анализ на крайните елементи (FEA)-може да бъде приложен за наблюдение на деформацията в критични места на режещата глава на TBM, като по този начин се адресират предизвикателствата, свързани с наблюдението на деформация при тежки работни условия.
Дизайнът на режещата глава трябва ефективно да се справя със сложни геоложки среди, включително скални слоеве с висока{0}}твърдост,-богати на вода пясъчни слоеве и композитни земни образувания. Трябва да се отбележи, че дизайнът на режещите глави за TBM с пълна-лицева твърда скала, използвани във въгледобива, се различава от този на конвенционалните TBM за твърда скала, тъй като те трябва да се придържат към специфични ограничения на размерите и теглото, наложени от изискванията за подземен транспорт и монтаж. Иновациите в дизайна често са пригодени да отговорят на конкретни изисквания на проекта; примерите включват целенасочените конструктивни характеристики, приети за „Кавказкия“ TBM за твърда скала-като синхронно тунелиране и технология за монтаж на сегменти, активни артикулационни системи и двупосочни въртящи се режещи глави.
