TBM to'sar boshlarini ishlab chiqaruvchilarning amaliy talablaridan kelib chiqqan holda, to'sar kallaklari uchun asosiy dizayn ish jarayoni o'rnatildi. Tunnel qazishning geologik sharoitlari, kesuvchi bosh strukturaviy parametrlari va operatsion tunnel qurish parametrlarini integratsiyalashgan holda, kesuvchi joylashuvi, ochilish konfiguratsiyasi va kesuvchi kallak korpusining dizayni- kabi asosiy dizayn elementlari uchun hisoblash modellari ishlab chiqildi, bu esa TBM kesuvchining o‘ziga xos geologik muhitiga moslashuvini oshirish uchun mos dizayn metodologiyasi taklifiga olib keldi. Ushbu dizayn ish jarayoni to'sar boshi tanasi turini, kesgichning joylashishini, shilimshiq truba dizaynini va qo'llab-quvvatlash strukturasi dizaynini o'z ichiga oladi.
Amaliy muhandislik dasturlarida to'sarlarni tanlash va asosiy operatsion parametrlarni (jumladan, to'sarlar oralig'i, penetratsiya chuqurligi, surish va aylanish momentini) aniqlashda mavjud geologik sharoitlarga rioya qilish kerak. ANSYS kabi asboblar mexanik ish faoliyatini tahlil qilish uchun simulyatsiyalar o'tkazish uchun ishlatiladi (ayniqsa, maksimal deformatsiya va stress darajasini baholash), Diskret Element usuli (DEM) simulyatsiyalari esa shilliqni olib tashlash samaradorligini tahlil qilish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, -BP neyron tarmoqlari va Cheklangan elementlar tahliliga (FEA) asoslangan deformatsiyani qayta qurish usuli-TBM to'sar boshidagi kritik joylarda kuchlanishni kuzatish uchun qo'llanilishi va shu bilan og'ir ish sharoitida deformatsiya monitoringi bilan bog'liq muammolarni hal qilish mumkin.
Kesuvchi bosh dizayni murakkab geologik muhitlarga, jumladan, yuqori{0}}qattiqlikdagi togʻ jinslari qatlamlari, suvga-boy qumli qatlamlar va kompozit tuproqli tuzilmalarga samarali javob berishi kerak. Shunisi e'tiborga loyiqki, ko'mir qazib olishda qo'llaniladigan to'liq-qattiq toshli TBMlar uchun kesish kallaklarining dizayni an'anaviy qattiq jinsli TBMlarnikidan farq qiladi, chunki ular er osti tashish va yig'ish talablari bilan qo'yiladigan muayyan o'lchov va og'irlik cheklovlariga rioya qilishlari kerak. Dizayn innovatsiyalari ko'pincha muayyan loyiha talablarini qondirish uchun moslashtiriladi; misollar, "Kavkaz" qattiq tosh TBM uchun qabul qilingan maqsadli dizayn xususiyatlari, jumladan, sinxron tunnel va segmentlarni o'rnatish texnologiyasi-, faol artikulyatsiya tizimlari va ikki yo'nalishli aylanadigan kesgichlar.
