1）地下空间精细探测与智能感知：整合岩土介质实验室与原位测试分析设备、软件和人才资源，研发完善的地下工程介质物理、力学属性精准探测与全面解析平台；依托地下工程多源信息动态感知技术优势，研究建设运营全周期、地下地表全空间数字化地质建模方法；构建地下空间工程围岩病害表征模型，提升地下工程灾害超前智能预警系统的多场景应用能力。

2）地下工程围岩维护与稳定性控制：基于地下工程围岩稳定性标准规范、数值计算、模糊分析理论及围岩稳定性分析方法，研究围岩在不同地质条件及开采条件下变形破坏特征与地应力、顶底板结构、构造、支护方式的时空关系规律，构建理论模型的辨识、本构关系、计算参数仿真方法，提出不同地质条件及开采工艺特征的围岩控制流程，开展基于围岩稳定性施工方法和支护方式的围岩稳定性综合评价。

3）地下工程结构抗震与防灾：分析地震动态效应、地层特性、结构构造对地下结构地震响应的变形破坏特征，厘清地下结构在地震作用下的变形破坏的主控因素，开发地下结构的关键抗震材料，开展地下工程地震与抗震材料及结构的大尺寸相似模拟试验，获取不同抗震减灾工程措施的变形破坏特征及规律，提出可供实际抗震设计的优化方法及震害防控对策建议，优化地下结构性能化抗震设计方法。

4）地下工程动力灾害预警与防控：开展地应力、动载、围岩性质对诱发动力灾变事故的诱因分析；获取声波速度、声发射时空强度参量、视电阻率、电磁脉冲数量及强度与围岩应变能耗散及释放的对应关系模型；分析地质、支护、动载因素下能量演化特征规律，提出吸能支护结构在不同动载下的动态支护阻力、冲击破坏次数与吸能量的准则判据，完善吸能支护体防控地下工程岩体的安全控制技术。