TBM-teräpäiden valmistajien käytännön vaatimusten perusteella on luotu perustyönkulku leikkuupäille. Integroimalla geologiset tunnelointiolosuhteet, leikkurin rakenneparametrit ja toiminnalliset tunnelointiparametrit kehitettiin laskennallisia malleja keskeisille suunnitteluelementeille,-kuten leikkurin asettelulle, aukon konfiguraatiolle ja leikkurin rungon suunnittelulle-, mikä johti ehdotukseen vastaavasta suunnittelumenetelmästä, jolla parannetaan TBM-teräpään sopeutumista tiettyihin geologisiin ympäristöihin. Tämä suunnittelutyönkulku kattaa teräpään runkotyypin, leikkurin järjestelyn, likakourujen suunnittelun ja tukirakenteen suunnittelun.
Käytännön suunnittelusovelluksissa jyrsinten valintaa ja ensisijaisten käyttöparametrien (mukaan lukien leikkurivälit, tunkeutumissyvyys, työntövoima ja vääntömomentti) määrittelyä on ohjattava vallitsevien geologisten olosuhteiden mukaan. ANSYS:n kaltaisia työkaluja käytetään simulaatioiden tekemiseen mekaanisen suorituskyvyn analysointiin (erityisesti arvioiden maksimimuodonmuutosta ja jännitystasoja), kun taas Discrete Element Method (DEM) -simulaatioita käytetään analysoimaan lianpoistotehokkuutta. Lisäksi BP-hermoverkkoihin ja Finite Element Analysisiin (FEA)- perustuvaa venymän rekonstruktiomenetelmää- voidaan soveltaa jännityksen tarkkailuun TBM-leikkurin kriittisissä paikoissa, mikä ratkaisee jännityksenvalvontaan liittyvät haasteet vaikeissa käyttöolosuhteissa.
Leikkuupään suunnittelussa on käsiteltävä tehokkaasti monimutkaisia geologisia ympäristöjä, mukaan lukien korkean-kovuuden kivikerrokset, vesi-rikkaat hiekkakerrokset ja komposiittiset maamuodostelmat. Huomionarvoista on, että kivihiilen louhinnassa käytettävien täyspintaisten kovan kiven TBM:ien leikkuupäiden rakenne eroaa perinteisistä kovakivistä TBM:istä, koska niiden on noudatettava maanalaisen kuljetuksen ja kokoonpanon asettamia erityisiä mitta- ja painorajoituksia. Suunnitteluinnovaatiot räätälöidään usein vastaamaan tiettyjä projektivaatimuksia; esimerkkejä ovat "Caucasus" hard rock TBM{5}}kohdistetut suunnitteluominaisuudet, kuten synkroninen tunnelointi- ja segmenttien pystytystekniikka, aktiiviset niveljärjestelmät ja kaksisuuntaiset pyörivät teräpäät.
