炭质页岩为湖北省西部地区广泛分布的一类层状工程岩体,具有明显的层理结构,其宏观力学特性受层理结构面控制,体现出显著的不连续性和各向异性力学特征。本文以鄂西地区郑万高铁湖北段苏家岩隧道为工程背景,依托湖北省自然科学基金（鄂西炭质页岩地层隧道围岩爆炸应力波传播规律及损伤特征,2020CFB428）,针对炭质页岩各向异性力学特性,首先从细观的角度探究了页岩的成分和构造,其次借助霍普金森压杆（SHPB）装置开展了不同层理角度和应变率下炭质页岩动态压缩和动态劈裂试验,系统研究了页岩动态力学特性;同时基于动态压缩应力应变曲线,确定了页岩动态损伤变量及其演化方程,并结合横观各向同性损伤理论和单结构面理论强度准则构建了炭质页岩动态损伤本构模型,最后与试验结果进行了对比验证。主要研究内容和成果如下:（1）开展了炭质页岩地层苏家岩隧道围岩爆破振动现场监测,利用萨道夫斯基公式对爆破地震波在围岩中衰减规律进行了回归分析,得出相关衰减系数,参考规范可确定该隧道测试区间段围岩（炭质页岩）属于中硬岩。（2）随着应变率增大,炭质页岩抗压强度和峰值应变均有所提升,其中层理角度为0°时页岩抗压强度的增长幅度最大,层理角度30°和90°次之,而45°和60°最小;不同应变率下炭质页岩动态抗压强度随着层理角度的增加,近似呈现出“U型”的变化规律,层理角度为0°和90°时页岩动态抗压强度相对较大,60°时页岩动态抗压强度最小。（3）相同冲击气压条件下,当冲击角度为90°时,页岩抗拉强度最大,冲击角为0°、45°、60°次之,冲击角度为30°时最小;随着层理角度从0°增加至90°,炭质页岩抗拉强度也呈现出近似“U型”的变化规律,且相同层理角度下页岩抗拉强度为抗压强度的20%-37%;当冲击角度为0°、30°和45°时,冲击速度增加对页岩抗拉强度提升不明显,而当冲击角度为60°和90°时,抗拉强度随冲击速度的增加有明显的上升。（4）在动态压缩和劈裂试验中,随着冲击气压增加,炭质页岩的各向异性系数均减小,且动态抗压和抗拉强度表现为中低程度各向异性。试验中,炭质页岩宏观破坏模式均可分为以下三类:拉伸破坏、剪切破坏和混合破坏;动态压缩试验中,层理角度0°和90°页岩宏观破坏模式均为拉伸破坏。层理角度为30°、45°和60°时,页岩宏观破坏模式随着冲击气压的增大,其变化规律为“剪切破坏-混合破坏-拉伸破坏”。不同冲击气压下随着层理角度的增加,页岩吸能比均先增大后减小,其中层理角度为60°时吸能比最大,30°和45°时次之,0°和90°最小;动态劈裂试验中,当冲击角度为0°时试样以拉伸破坏为主。当冲击角度为30°和45°时,试样均以剪切破坏为主。当冲击角度为60°时,随着冲击气压的增大,破坏模式由剪切破坏变为拉伸破坏。当冲击角度为90°时,随着冲击气压的增大,试样破坏模式由剪切破坏过渡为混合破坏。（5）基于横观各向同性体力学特性,分别定义了动态荷载作用下炭质页岩沿层理面方向和垂直层理面方向的损伤因子D1和D2,并推导了综合考虑应变及应变率的损伤演化方程,同时结合不同应变率下的层理角度为0°和90°页岩应力应变曲线,拟合出损伤演化方程内相关参数,通过局部坐标系和整体坐标系的转换关系,构建了整体坐标系下炭质页岩横观各向同性动态损伤本构模型;基于单结构面强度准则,计算得到页岩层理结构的破坏角度θ1和θ2分别约为22°和82°,据此结合所构建的炭质页岩动态损伤本构模型,计算出不同应变率及层理角度炭质页岩动态应力-应变理论曲线,并与相同工况下炭质页岩动态应力-应变试验曲线进行对比验证,总体上吻合度较高,验证所建立本构模式的准确性。