受印度洋板块水平挤压和青藏高原第四纪以来持续隆升的影响，我国西部地区形成了活动断裂发育、构造作用强烈、高地应力和山高谷深的地质和地貌环境。在这一地区兴建隧道与地下工程，不可避免地遭遇到由于地质环境条件差而带来的重大工程技术难题及其灾害防治问题，例如，活动断裂与隧道安全及抗震问题、高地应力与围岩岩爆及大变形问题、岩溶隧道涌水突泥问题、隧道瓦斯突出及防爆问题等等。这些问题和灾害的成因机理复杂，对工程建设危害大，预测与防治难度高，在全世界范围内也具有典型性和独特性。
    复杂地质环境条件下隧道与地下工程地质灾害评价与防治，是我国西部大型工程建设中常常遇到而且没有得到较好解决的重大工程技术难题，尤其是高地应力条件下隧道与地下工程围岩稳定性及岩爆、大变形灾害防治，已经成为制约西部开发中地下工程建设的瓶颈。从上世纪90年代以来，实验室就在这一领域进行了不懈的探索。先后承担了“九.五”国家重点工程科技攻关、四川省杰出青年基金、国土资源部重点科技项目、交通部西部交通科技项目以及重大工程建设项目等在内的20余项相关课题，其中包括川藏公路二郎山隧道、鹧鸪山隧道、黄草坪隧道、湖南邵怀高速公路雪峰山隧道、都汶高速公路瓦斯隧道、雅砻江锦屏二级电站引水隧道、长江三峡水电站地下厂房、金沙江溪洛渡电站地下厂房、四川田湾河梯级水电站地下厂房、重庆石万公路走马岭隧道等大型工程的围岩稳定及灾害防治课题。

    多年来，课题组以高地应力与地下工程地质灾害防治问题研究为主线，在“地质过程机制分析-量化评价”为学术思想体系的指导下，采用现场跟踪调查、现场测试、现场监测、室内岩石力学试验、数值模拟、物理模拟、微观分析、非线性科学理论解析等多种途径和方法，对隧道与地下工程高地应力、围岩变形破坏、岩爆、大变形等围岩稳定问题以及活动断裂与隧道抗震问题进行了系统深入的研究，取得了以下几方面的理论与技术创新成果：
    （1）构建了复杂条件下隧道与地下工程围岩稳定性分析与评价的综合集成方法体系。这一体系中包含了基于工程地质跟踪调查的定性分析法、基于强度理论的块体稳定分析方法、基于变形理论的全断面稳定性分析方法以及基于现场监测信息的反馈评价方法。围绕这一体系，开发了一系列新的测试与分析技术，如，围岩二次应力测试的“改进型门塞式应力恢复法”；量测围岩不同深度变形的TMS系统等。
    （2）基于岩体的浅表生改造理论、卸荷变形破裂理论和软岩力学理论，揭示了岩爆和大变形的力学机制。建立了新的岩爆力学机制模型和6种地质力学模式，即：张裂-剥落、张裂-倾倒、张裂-滑移、张裂-剪切、弯曲折断和穹状爆裂；提出了围岩大变形的7种力学模式，即：软岩的塑性流动、软岩的膨胀变形、板梁的弯曲变形、塑性楔体的剪切滑移、结构性流变、累进性松脱扩展和围岩移动变形。这些力学机制模式的建立为岩爆大变形的防治提供了理论依据。
    （3）综合岩爆和大变形的各种表征，并与岩石变形破坏发展阶段进行对照，确定出岩爆和大变形分类、分级的量化判据，由此建立了岩爆、大变形的分类和分级体系。提出了岩爆烈度分级的RMS新方案；按照围岩大变形的主要受控条件，将大变形划分为围岩岩性控制型(Ⅰ类)、围岩结构控制型（Ⅱ类）和人工采掘控制型（Ⅲ类）三个大类和若干亚类，并建立了大变形的工程分级指标和方案。通过对各种支护结构的加固机理研究，提出了岩爆和大变形的防治方案和措施。
    （4）提出了岩爆和大变形综合集成预测的学术思路，并建立了相应的综合集成方法，构建了基于工程地质分析的隧道施工地质灾害超前预报系统。
    （5）以系统工程为指导思想，以地质工程、岩体力学、地下结构理论为依据，以软件工程为技术核心，初步集成开发了适用于高地应力和复杂地质环境的公路隧道信息化施工计算机辅助决策系统（Tunnel-CAS1.0）。该系统包括围岩类别智能判别、围岩应力分析与预测、围岩位移分析与预测和围岩支护结构安全性判别四个大的子系统，为隧道信息化施工和灾害防治提供了强大的技术支撑。
    本项研究成果已先后在我国公路、铁路和水电部门的20余个大型地下工程和隧道中得到应用，解决了复杂地质条件下修筑隧道与地下工程的一系列重大地质工程问题，为工程的动态设计、信息化施工和工程地质灾害防治提供了十分重要的科学依据，得到业主、设计和施工单位的高度评价。据不完全统计，部分应用工程近五年可统计的直接经济效益达2.4325亿元。同时，该项成果也为我国大型地下工程和深埋长大隧道修建重大技术问题的解决积累了宝贵的经验，对高地应力条件下岩体稳定性评价和灾害防治理论的发展具有重要的促进作用。
    该项成果已出版专著2部（其中地质出版社1部），相关研究成果“川藏公路二郎山隧道高地应力测试、监测及围岩稳定性分析与工程措施研究” 为在“隧道禁区”成功修建二郎山隧道提供了重要的科学保证，2003年获国土资源科学技术成果二等奖，2004年获詹天佑土木工程大奖；“长江三峡工程大跨度地下厂房围岩稳定性研究”2001年获四川省科技成果三等奖。