Цель исследований – разработка методологии, повышающей достоверность воспроизведения и исследования на моделях из эквивалентных материалов сложных нелинейных процессов деформирования и разрушения структурированных горных массивов под влиянием подземных горных работ для обеспечения более точного прогноза возникновения опасных явлений и оценки их последствий. Разработаны новые подходы к критериям подобия, базирующиеся на основополагающих законах термодинамики; новые типы эквивалентных материалов, удовлетворяющих этим критериям; системы формирования различных начальных и граничных условий, регулируемых с помощью специально разработанных компьютерных программ; новые технические средства более надежного определения напряжений в моделях; новые методы решения обратных геомеханических задач при отсутствии необходимых исходных натурных данных. С использованием разработанной методологии решен ряд сложных нелинейных задач, связанных с оценками колебательного характера изменения опорного давления при динамических процессах обрушения кровли; диапазонов изменения частоты процессов при деформировании и разрушении элементов массива, диапазонов изменения их ускорений; параметров сдвижений с нарушением сплошности массива под влиянием горных работ: секущих трещин, отслоений, зияющих пустот, учет которых необходим для оценки опасности формирования сплошных водопроводящих каналов в водозащитной толще.