1951年底张宗祜被选派到苏联莫斯科地质勘探学院水文地质工程地质系攻读研究生。导师为苏联著名工程地质学家И.В.波波夫。由于波波夫考虑到中国黄土分布面积广,厚度大,与工程关系密切,因而建议张宗祜选择黄土地区工程建设中的工程地质问题作为研究方向。这也成为张宗祜在以后30多年的主要研究方向。1955年张宗祜获得地质矿物学副博士学位后立即回国,在地质部水文地质工程地质局任工程师。先后参加了中苏专家组对长江三峡枢纽的地质鉴定,以及国家计委为制定第二个五年经济建设计划组织的西北地区工业布局的考察工作。1956年7月13 日他加入中国共产党。同年到地质部水文地质工程地质研究所工作至今,先后任土质学研究室、工程地质研究室主任,水文地质工程地质研究所总工程师、所长、名誉所长。此期间主要从事水文地质、工程地质、第四纪地质科研工作,多有建树。1957年参加过国家自然科学12年科技发展规划(1956-1965)中水文地质工程地质部分的编制。1963年参加过全国农业科技十年规划制订工作。1980年初被授予全国地质系统劳动模范称号,获奖章及证书。