硬岩破碎困难导致的掘进效率不足和能耗过大,是阻碍TBM等掘进装备发展的瓶颈问题。随着川藏铁路工程的启动,以及地下空间大开发和“向地球深部进军”等国家战略的推进,我国对装备的掘进效率提出了更高的要求,亟待研究岩石材料的高效去除方法与调控机制。实际上,自然界存在若干侵岩生物,它们大多通过机械化学耦合作用来破碎岩石。因此,很有必要基于天然生物的化学侵岩机理,设计制备仿生侵蚀介质,通过岩石力学性能的化学弱化,来提升TBM刀具的机械破岩效率。研究成果不仅可以丰富仿生摩擦学的基础理论,而且为高效掘进技术的研发提供一定的理论支撑。本论文选用大理岩作为岩石样品,采用形貌观测、硬度测量和往复滑动摩擦磨损试验,首先考察了硫酸软骨素（CS）和碳酸酐酶（CA）两类典型生物侵蚀物质对大理岩表面性能的影响,确立仿生侵蚀介质的设计制备思路;在此基础上,设计制备了仿生侵蚀介质（EP）,研究了EP对大理岩表面摩擦去除行为的影响规律。获得的主要结果和结论如下:（1）两种生物侵蚀介质CS与CA均能弱化大理岩表面性能,使大理岩在外力作用下更易发生破坏。然而,生物侵蚀物质对大理岩的破坏效率较低,无法直接应用于TBM破岩等实际工程。（2）基于天然生物的络合侵岩机制,通过复配优化,设计制备了一种针对大理岩的中性化学侵蚀介质EP。EP能有效溶蚀大理岩矿物颗粒,岩石表面在短时间内产生大量次生裂隙与凹坑,硬度明显下降。（3）在球-面接触往复滑动摩擦磨损工况下,经介质EP 25°C处理10 s后的大理岩样品表面摩擦去除效率是原始表面的3倍。EP对大理岩的力学弱化作用与侵蚀作用温度呈正相关。25°C作用30 s,大理岩硬度下降11.7%,80°C作用30 s,大理岩硬度下降25.7%,后者的稳态磨损率相比前者增大23%。