张丹主要从事能源地下结构、地质灾害监测与评估、分布式光纤传感技术及应用、岩土原位测试技术、特殊土的工程性质的研究。近年来，主持国家自然科学基金项目4项，国家重大科研仪器研制项目1项；参与国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家科技支撑计划、地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室开放基金、国家自然科学基金重点项目等，发表学术论文70余篇，授权专利11项。曾获国家科学技术进步奖一等奖(第2完成人)、教育部技术发明奖一等奖(第2完成人)、教育部科技进步奖一等奖(第2完成人)、中国产学研合作创新成果奖(第2完成人)、南京大学中国银行青年教师教学成果奖。