雷剛同志長期從事地下結構及隧道工程的相關科研、設計、咨詢等工作，已先后主持或參與了國內(nèi)多個省市地區(qū)的大型、超大型隧道與地下工程，軌道交通工程的相關項目，包括科研項目近20項，設計項目20余項，咨詢項目近10項，均為國家級或省部級重大項目。已先后撰寫科研及標準化項目建議書100余項。 
雷剛同志主要致力于地下結構新型設計方法和基礎設計理論，隧道及地下工程的力學行為及變形機理，流固耦合分析，地下工程風險識別及控制方法等方向的研究工作。主要研究領域：1、地下結構基礎理論及可靠度設計方法研究；2、大型地下工程環(huán)境生態(tài)型結構設計方法研究；3、大型精良施工裝備及機械化施工方法工藝研究；4、各類地下工程的風險識別及控制技術研究。
雷剛同志截止2017年已公開發(fā)表科技論文近20篇，其中EI論文（美國工程索引）5篇。已獲得專利授權3項，均為第一發(fā)明人。獲得國家第十五屆詹天佑大獎一項。獲得省部級科技進步獎二等獎兩項，均為項目負責人及創(chuàng)新成果原創(chuàng)者。
截止目前主要的學術研究成果如下：
（1）提出城市大尺度地下空間沉降變形機理及分析方法
通過城市大尺度地下硐室力學行為及變形機理的研究，提出了附加沉降的概念，給出了隧道工程全過程沉降分析公式，在暗挖地鐵工程的沉降變形分析中得到了成功應用，并且得到了中科院資深院士孫鈞的高度贊揚。
（2）提出了土巖組合地質(zhì)條件中隧道硐室雙場作用下滲流機理及涌水量計算公式
通過地鐵隧道流固耦合分析研究，提出了硬巖地區(qū)兩相介質(zhì)耦合分析方法，給出了考慮滲流場對重力場影響下的隧道工程應力應變規(guī)律及地層變形的雙場作用結果。大膽對經(jīng)典隧道滲流量計算公式（裘布依、古德曼等公式）提出了挑戰(zhàn)，通過理論分析和現(xiàn)場工程調(diào)研，統(tǒng)計了近20條隧道的滲流數(shù)據(jù)，創(chuàng)造性的發(fā)明了“適合土巖組合地層的地鐵隧道裂隙水滲水量計算模型及公式”，突破了以往經(jīng)典公式僅適用于潛水含水體和單一地層的局限性。并在實際工程中得到了充分的驗證。
（3）首創(chuàng)研制并設計全國第一條挪威法地鐵隧道工程
通過長期不斷的對地下結構新型設計方法的探索，在青島地鐵中首創(chuàng)性的設計了全國第一條挪威法地鐵隧道（青島地鐵3號線人匯區(qū)間），開拓性的在全國地鐵行業(yè)首次成功應用了“單層噴錨襯砌隧道”，并發(fā)明了“基于生物降解原理的內(nèi)成模網(wǎng)絡化排水系統(tǒng)”，添補了目前國內(nèi)地鐵行業(yè)的技術空白，在保證功能的前提下跨越式的降低了地鐵工程的土建造價，取得了良好的經(jīng)濟效益；
（4）開拓設計了全國第一條城市地鐵新意法隧道
針對城市極端多介質(zhì)混合型復雜軟弱地層，結合實際工程，在非降水條件下首次探索了新意法在復雜軟弱地質(zhì)中的適用性，提出了不同條件下地層加固方法、設計參數(shù)以及檢驗方法等關鍵技術，在全國首次實現(xiàn)了多介質(zhì)混合型復雜軟弱地層隧道的全斷面開挖，在有效控制圍巖變形提前下，大幅度提高了施工作業(yè)功效，綜合經(jīng)濟效益十分顯著。
（5）提出了新型的城市高邊墻地下硐室低通道漸進式進洞工法及逆挖順做工法
突破性的解決了暗挖隧道工程的實施難題；原創(chuàng)性的提出了暗挖地鐵車站低通道漸進式進洞工法和高邊墻隧道逆挖順做工法，在實際工程中得到了極其成功的應用，與傳統(tǒng)工法相比，不僅大大節(jié)省了工程造價，而且有效的控制了隧道及地層的變形，最大程度的降低了城市暗挖地下工程風險，取得了良好的社會經(jīng)濟綜合效益。
（6）開拓性研制了“基于AHP的地鐵隧道防排水型式雙層次綜合評價體系”
該方法將層次分析法與專家打分應用到地鐵隧道防排水型式的判定中，在國內(nèi)地鐵行業(yè)開創(chuàng)性的首次建立了完善的結構防排水型式綜合判定體系，全面的對各影響因素進行定量分析，徹底克服了以往選擇防排水方案主觀性過強的缺點。