能源和环境安全是当前人类社会面临的重大挑战，地热等清洁能源的开发利用和污染场地的生态修复是人类社会可持续发展进程中的重大难题。这些难题涉及一个共同的科学问题，即复杂地质条件下孔隙-裂隙介质中的渗流、溶质运移、热能传输、土/岩石变形与破坏、水岩相互作用等物理化学过程和耦合机理。围绕这一核心科学问题，从反演算法开发、数值计算程序开发、多场耦合过程和机理分析等方面开展系统的研究，研究成果：1）提高了对深地空间中裂缝结构进行反演和精细刻画的能力；2）实现了数值计算规模的重大突破，作为核心团队成员所开发的高性能数值计算程序GEOSX（开源）可实现亿级自由度的水-热-力-化学多场耦合数值计算；3）加深了对孔隙-裂隙介质中水、热、力、电、化学多场耦合机理的认识和理解。