主要从事土木工程多物理场下多尺度破坏理论与计算方法、多尺度智能材料设计、岩土及地下工程智能材料、纳米材料多尺度设计、三维断裂模拟和非连续变形分析、岩石地下能源开发与贮存的多场耦合模拟、多尺度模拟分析、单位分解法的基础研究。已发表SCI高水平论文478篇，SCI他引23414次（总引24576次），H因子为78，ESI高被引论文32篇，多次入选“千分之一热点论文”，单篇最高引用1359次；2019年至今多次入选ISI 科睿唯安全球高被引学者（全球前1%）。