围绕地区岩土与地下空间需求，发展与完善地下空间设计理论与方法，系统研究施工期安全性能和运营期服役性能的关键科学问题，探究全寿命期性能演化规律，深入开展绿色地下工程规划问题研究，减小或避免各类地下空间灾害问题。

（1）地下工程全寿命设计与性能演化理论

揭示多因素共同作用下衬砌结构的耐久性损伤机理；建立了衬砌结构耐久性能退化模型，提出了地下工程衬砌结构性能提方法与控制标准。

（2）地下工程稳定性评价与安全控制理论

建立了让压支护力学分析模型，提出了让压支护变形及失效预测方法；解决了深部挤压地层地下工程围岩大变形支护难题，保障了围岩稳定和施工安全。

（3）地下工程多场耦合理论与灾变控制

构建了反映围岩时效力学机制的复合黏弹塑性统一流变模型;提出了深部能源地下储库工程长期稳定性与密闭性评价准则;形成了储库灾变预警和控制关键技术体系。

（4）智慧型城市地下空间绿色规划与风险控制理论

研发了隧道与地下工程铣挖法施工综合技术； 提出开挖机械行为的预测方法；形成了物联网与BIM融合技术的城市地下空间工程数字化风险预警技术；构建深地空间工程智能建造、运维和健康诊断全寿命智慧管理平台。