Faits: A. Par jugement du 14 août 2012, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de l'Est vaudois a reconnu X._ coupable de viol commis sur la personne de A._ et l'a condamné à une peine privative de liberté de 30 mois, sanction complémentaire à celles prononcées précédemment contre lui les 17 février 2011 et 24 novembre 2011. B. Statuant sur appel du prénommé, la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal vaudois l'a rejeté aux termes d'un jugement rendu le 12 novembre 2012 et fondé sur les principaux éléments de fait suivants. Aux alentours de minuit dans la nuit du 25 au 26 septembre 2009, A._, alors âgée de 17 ans, s'est rendue dans une discothèque de Montreux avec plusieurs camarades de son école. Elle y a consommé deux cocktails dans l'un desquels X._ - ou un comparse non identifié - a versé subrepticement une substance annihilante analogue à l'acide gamma-hydroxybutyrique (GHB). Aux environs de 03h30 du matin, elle se trouvait dans un état semi-comateux dû à l'ingestion de cette substance, lorsque X._ l'a emmenée, titubante, hors de la discothèque, pour la conduire dans un appartement où il a abusé d'elle. Reprenant conscience le lendemain aux environs de 08h00, A._ a constaté qu'elle était allongée sur un divan, sans sous-vêtement ni collant, son soutien-gorge dégrafé, aux côtés de X._ qui était assoupi. Elle s'est aussitôt levée et a rassemblé ses effets personnels sans trouver son manteau ni son sac à main, avant de prendre la fuite. Divers prélèvements corporels ont été effectués sur A._ le 26 septembre 2009 à 10h56. Deux d'entre eux - dont un pratiqué au niveau de l'introïtus vulvaire - ont mis en évidence un profil ADN correspondant à celui de X._. Les analyses de sang et d'urine n'ont décelé aucune trace de GHB, de même qu'elles ont établi que A._ présentait une alcoolémie ne dépassant pas 0.8go/oo lorsqu'elle a quitté la discothèque. Le 27 septembre 2009, A._ a en outre fait l'objet d'un examen médical au cours duquel elle a signalé des douleurs sur tout son corps. Le rapport établi à cette occasion fait état d'ecchymoses au niveau du tiers proximal de la face antéro-interne du bras gauche et sur la face antérieure du genou droit. Aux termes du rapport d'expertise psychiatrique dressé en 2010, X._ souffre d'un trouble de la personnalité assorti d'un retard mental léger, d'une consommation problématique d'alcool et de cannabis, lesquels peuvent être considérés comme graves dans la mesure où ils affectent globalement son comportement et le rendent très influençable et susceptible de commettre des actes impulsifs. Le tableau clinique n'affecte pas la conscience, mais altère moyennement la volonté. Le risque de récidive est présent. C. X._ interjette un recours en matière pénale contre le jugement cantonal dont il requiert l'annulation, en concluant à son acquittement. Il sollicite en outre le bénéfice de l'assistance judiciaire, ainsi que l'octroi de l'effet suspensif au présent recours. 