我国高放废物地质处置地下试验室位于甘肃北山高强度高完整性的花岗岩地层中，其现场试验所需的高放废物处置坑拟采用小直径盲井掘进机开挖。滚刀刀圈的刃型参数直接影响盲井掘进机的破岩效率、刀具损耗等，刃型选择是亟待解决的关键问题。设计并制作了常用于小直径掘进机直径为11　in(1　in=2.54　cm）的楔刃、平刃及圆刃滚刀压头，搭建了侵入试验平台，应用上述三种压头对北山花岗岩大块岩试样进行了侵入试验，并利用声发射测试系统监测与定位岩石内部的破裂与损伤。从接触应力来看，相同贯入度下平刃和圆刃压头作用下接触应力较大。楔刃压头侵入过程中的声发射事件数最多且释放的能量最大，岩石破裂的尺度最大，竖向裂纹发育好。平刃压头破岩过程中释放的能量最小，岩石破裂的尺度最小，只在刀刃的两侧产生了少量裂纹，圆刃压头作用下产生了较长的侧向裂纹，且在岩石表面产生了岩渣。声发射三维定位结果与滚刀压头侵入后岩石内部的裂纹布置结果具有较好的一致性，尤其在圆刃压头两侧产生的与岩石表面夹角较小的径向裂纹较多，有利于滚刀相互作用产生岩片。综合以上分析结果，推荐圆刃滚刀为完整硬岩小直径处置坑开挖设备的优选滚刀刃型。