（1）岩土工程原位探测方向
拟构建结构性软土、膨胀土、黄土、非饱和土、含气土本构模型，建立贯入过程解译模型并验证；开发耦合电、波、热、光、磁、力的孔压探头，研发超软土球形、T形、自落式触探仪；研发前端姿态感应系统，开发数据库软件，引入贝叶斯更新算法，开展智能装备研发；结合重大工程应用，系统总结成套技术，形成相关标准和规范，为工程直接提供服务。
（2）资源开采安全探测方向
基于新技术的三维地质建模–物联网–深度学习–扩展现实的岩土工程智能化转型；通过地球物理、遥感技术和数值模拟方法等，以提高地下采空区的探测精度和预测准确性；发展描述工程岩体强度非线性变化、应力诱导变形破裂各向异性及破坏程度、深度和烈度方法；基于煤矿三维、三分量地震勘探研究，开展煤层气富集区地震探测技术研究。
（3）污染场地原位探测方向
揭示半透膜的动态污染规律，发展半透膜污染控制技术，实现穿透率的数量级提升；基于非均质地层孔内识别系统，研制捷联导向钻具及钻进控制技术，及PID控制技术；基于原子电子跃迁荧光效应，研发光电检测器；建立模糊匹配模型，仿真优化控制系统；构建推进系统同污染土层耦合三维可视化模型；开展精准控制系统的适应性研究。
（4）动力地质灾害探测方向
发展山谷场地地震波传播理论，解决河谷谷底应力奇异、次波相干叠加等问题；借助可视化、原位测试等先进技术，重点突破矿山地质灾害演化机制，并构建地质模型；综合利用卫星遥感、地下探测等多种数据源，对目标区域进行多角度、多尺度的观测和分析；建立灾害预测模型，利用机器学习等技术手段，对未来的灾害风险进行评估和预测。