花岗岩是国际上公认的高放废物地质处置围岩,为了确保处置库安全运行,必须系统研究花岗岩在复杂应力状态和环境条件下的力学性质。论文首先对北山花岗岩进行单轴及三轴载荷下的力学实验,根据声发射（AE）监测,揭示了在复杂应力状态及环境条件下北山花岗岩损伤演化规律;结合数值模拟方法,构建了基于Weibull分布的北山花岗岩非均质模型,揭示了复杂应力状态下北山花岗岩应力应变等变化规律。为研究其水力耦合损伤破坏特征,进行了不同渗透压下北山花岗岩渗流实验,获得了其在水力耦合下的力学响应和损伤状态;并基于瞬态法计算了不同应力应变水平下北山花岗岩渗透率,揭示了峰前渗透率随体应变的演化规律,建立了扩容点前后渗透率与体积应变之间的关系模型。并对热处理后的北山花岗岩进行了常规三轴压缩实验,分析了其力学响应变化,揭示了其各力学参数随热处理温度的变化规律;结合数值模拟研究,揭示了热应力下北山花岗岩的损伤演化规律。获得的主要结论如下:（1）通过单轴和三轴实验研究,得出北山花岗岩平均抗拉强度为7.66 MPa,单轴压缩平均抗压强度为161.4 MPa,平均弹性模量为59.51 GPa,平均泊松比为0.260,内摩擦角为52.4°,粘聚力为35.4 MPa。通过变形分析研究,表明扩容点应力约为峰值应力（σc）的81.1%;随着围压的升高,扩容点处岩石的压缩量增大。观测岩石破坏形态,发现随着围压的升高,岩石由劈裂破坏向剪切破坏转化,并得到了 AE监测的佐证。根据AE监测研究,表明北山花岗岩裂隙闭合（σcc）、初始（σci）和损伤（σcd）应力分别约为峰值应力的12.3%、48.7%和81.1%;AE振幅和频率质心随应力的提高有明显的波动变化,且振动密集度越来越高;峰后,AE振幅明显提高,而AE频率质心明显降低。（2）通过三轴压缩循环加卸载实验研究,表明峰前循环的微弱损伤对该围压下的峰值强度影响较小。通过AE监测研究,发现AE计数率随应力水平的提高逐渐增大,峰前AE事件主要产生在应力高于σcd的加载阶段。能量演化研究表明,峰前循环中,能量主要表现为以弹性能为主的能量聚集和释放;在峰值应力循环中,耗散能明显增多,岩石内部结构发生明显的变化;峰后循环中,耗散能所占比重逐渐升高,破裂面逐渐发展导致失稳破坏。通过分析岩石能量的围压效应,表明岩石的储能极限和使岩石破坏所需的耗散能随围压的升高线性增大。（3）通过单个立方体单元模拟研究,表明运用FLAC3D及其应变软化模型可以较好的反映北山花岗岩在各阶段的力学响应。通过非均质性研究,表明使用Weibull分布可以有效的表征岩石材料的非均质性,并成功地构建了北山花岗岩非均质模型。通过分析模拟破坏过程,表明峰值应力及峰后破坏阶段内,出现应力集中区域和拉伸应力区,破坏带由边界向模型内部发展。通过分析破坏时不同围压下的应变分布,证实了随围压升高岩石由劈裂破坏向延性剪切破坏转化。（4）通过三轴压缩渗流实验研究,发现围压相同时,随渗透压的升高,北山花岗岩承载能力降低。通过AE监测研究,发现水力耦合情况下,岩石的σcc消失;σci所占比例较大,约为σc的65.8%,说明由于渗透压的存在,在相对较低应力水平下微裂隙相对比较稳定;σcd约为σc的82.4%。（5）通过瞬态法测渗透率研究,表明围压20 MPa时,北山花岗岩初始渗透率为2.58×10-18 m2;在初始压缩阶段,渗透率随体应变减小,最大可减少至初始渗透率的50%;在弹性阶段,渗透率基本保持恒定;当应力超过σcd时,岩石体积开始膨胀,渗透率开始增大;在峰值应力时,渗透率可增大至初始渗透率的10倍。通过以上研究分析,以σcd为分界点,把峰值应力前北山花岗岩渗透率随体应变演化过程分为两个线性阶段,并给出了其关系模型。通过水力耦合模拟研究,表明与常规三轴相比,在岩石破坏阶段拉伸应力区域发育更快,范围更广;说明由于渗透压的存在,加速了岩石劣化过程。（6）通过热处理实验研究,表明在300～500℃内,岩石尺寸随温度呈现指数型变化;岩石质量的减少量随温度的升高呈现对数型增加的趋势。通过热处理后常规三轴压缩实验研究,发现北山花岗岩强度变化并不明显;但是扩容点应力有所降低,约为σc的65%。破坏形态研究表明,岩石在破坏时,不仅有剪切主裂纹,还产生了明显的横向次裂纹。通过AE监测研究,发现σci和σcd基本重合;AE计数率虽然逐渐增大,但与常规三轴相比较小,岩石经历了缓慢的扩容过程。（7）通过总结北山花岗岩各物理力学参数变化规律,表明其导热系数随温度升高逐渐减小;抗拉强度、泊松比和内摩擦角随温度的升高先增大后减小,约在200℃达到最大值;弹性模量随温度的升高逐渐减小,粘聚力则逐渐增大。通过热力耦合数值模拟研究,表明由于非均质性,加热所造成的应力应变分布不均匀,会产生局部变化较大区域。通过热处理后三轴压缩模拟研究,表明随温度的升高,岩石破坏时体应变逐渐扩大;说明热处理温度越高,后期加载越容易膨胀;而剪切应变则有减小的趋势。