随着世界各国对核能的利用，核废弃物的处置问题也日益突出，“深层地质处置法”是目前国际上公认的最合适的高放废物处置方式。天然岩体中通常存在许多结构缺陷，缺陷的存在将影响围岩的承载力及破坏过程，从而对地下实验室的稳定产生威胁，而研究表明拉张破坏是岩石中最为常见的破坏形式。本论文以甘肃北山预选区的地下实验室围岩为研究对象，基于人字形切槽巴西圆盘试验，对拉张条件下含预制裂纹北山花岗岩的断裂力学行为及声发射特征进行分析。主要研究内容和成果如下：
　　（1）在近年来国内外一些学者对北山花岗岩断裂特性的研究成果基础上，针对目前仅开展三点弯曲试验的不足，设计不同加载方式的人字形切槽巴西圆盘试验，得到北山花岗岩的断裂韧度：静态加载下，北山花岗岩的平均断裂韧度约为1.180MPa·m1/2；循环加载下，北山花岗岩的断裂韧度为1.153MPa·m1/2。拉张条件下，循环加载会降低含预制裂纹岩石的承载能力。
　　（2）北山花岗岩人字形切槽巴西圆盘试样在不同加载方式下的变形特征研究。人字形切槽巴西圆盘试验显示北山花岗岩具有显著的脆性特征，且循环加载不会改变试样的破坏模式，北山花岗岩在循环加载中显示出显著的记忆性功能。
　　（3）结合人字形切槽巴西圆盘试样在不同加载方式下的声发射特征，确定特征强度值，研究其损伤演化规律。分析表明，断裂过程区普遍存在于人字形切槽巴西圆盘试验中，这与材料的各向异性有关。岩石中的宏观裂纹是微裂隙的发育及相互连接的结果，而不是单一裂纹扩展形成。静态加载下试样基本沿预制裂纹面发生破裂，但循环加载下试样端部断裂过程区中的微裂隙的大量发育及连接扩展将产生宏观裂纹，并改变主裂纹原本优先扩展的方向。静态加载下，北山花岗岩人字形切槽巴西圆盘试样约在42%断裂韧度进入稳定裂纹扩展阶段，78%断裂韧度进入裂纹快速扩展阶段；试样的损伤随荷载增加而加速增大，其中裂纹快速扩展阶段最为显著，是试样裂纹发育的主要阶段。循环加载下，试样的损伤演化与静态加载下和三轴试样的都有所不同，试样的损伤随荷载增加呈现先减速（裂纹快速扩展阶段前）后加速增大的趋势。
　　（4）利用颗粒流 PFC3D软件，建立了人字形切槽巴西圆盘试样的三维数值模型，对北山花岗岩的细观参数进行标定，模拟了静态加载下试样的破坏过程，分析其裂纹扩展规律及应力分布特征，得到：人字形切槽巴西圆盘试样于预制裂纹尖端起裂，并蔓延至人字形切缝两端，呈“U”字形沿人字形切缝向试样端部扩展，且随着裂纹扩展，曲率逐渐减小。试样的应力分布特征受切缝的形态控制十分显著，拉张应力与轴向应力等高线均呈“U”字形分布。在裂纹前端，最小主应力的方向由拉张向压缩发生转变。人字形切槽巴西圆盘试样裂纹的扩展不是纯Ⅰ型模式，而是以张拉应力作用为主，兼有一定韧带面内剪切作用的模式。