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唐小松

学历: 研究生
学位: 工学博士
专业方向: 水工结构工程
专业技术职务: 副教授
工作单位: 武汉大学水利水电学院水利工程系党支部纪律委员
获重大人才培养奖励计划、基金资助项目情况
序号 年度 项目名称
1 2017 武汉大学珞珈青年学者
2 2018 国家自然科学基金面上项目
3 2015 国家自然科学基金青年科学基金
4 2015 湖北省自然科学基金青年科学基金
5 2016 中国博士后科学基金特别资助项目
主要科研经历及贡献

科研经历

申请人唐小松现为武汉大学水利水电学院副教授、硕士生导师。申请人自2008年在武汉大学水利水电学院攻读博士学位,博士学位论文“基于Copula理论的岩土体参数不确定性建模与可靠度分析”被评为2015年“湖北省优秀博士学位论文”,博士阶段的研究成果相继写入中文学术专著《基于Copula理论的岩土体参数不确定性表征与可靠度分析》和英文学术专著《Risk and Reliability in Geotechnical Engineering》。在此期间,经国家留学基金委资助赴新加坡国立大学土木与环境工程系博士研究生联合培养2年,师从国际岩土工程可靠度与风险分析著名专家、新加坡工程院院士方国光(Phoon KK)教授。2014年6月博士毕业留校工作以来,先后在武汉大学水利水电学院和香港科技大学土木与环境工程系开展博士后研究,合作导师分别为周创兵教授(青年人才托举工程项目责任导师)和王瑞斌(Wang JP)教授。上述科研经历使申请人接触到了岩土工程可靠度与风险分析领域的研究前沿,同时培养了一流的科研素质和创新能力。

申请人是2015年湖北省优秀博士学位论文获得者,并于2016年入选武汉大学“351人才计划”珞珈青年学者。主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年科学基金项目、湖北省自然科学基金青年科学基金项目、中国博士后科学基金面上项目和特别资助项目、国家重点研发计划子课题、武汉大学自主科研项目青年教师资助项目和学科交叉类资助项目等纵向科研项目,主持上述项目为申请人积累了丰富的从事基础研究的科研经验以及项目执行和管理能力。截止目前在国内外权威期刊发表SCI论文24篇(ESI高被引论文4篇)、中文EI论文22篇,出版中文学术专著2部,参编英文学术专著1部,获批软件著作权登记7项。上述成果一经发表,立即引起国内外同行的关注,相关论文目前已被SCI数据库(Web of Science核心合集)引用了412次(他引327次),单篇最高被引62次,篇均被引近20次。此外,成果还获2017年湖北省自然科学一等奖、第十五届湖北省自然科学优秀学术论文一等奖、第十四届湖北省自然科学优秀学术论文二等奖、武汉大学ESI论文突出贡献奖、武汉大学研究生学术创新奖等。

科研贡献

申请人自2008年攻读博士学位以来对岩土体参数不确定性表征与岩土结构物可靠度分析方法开展了深入地研究,主要学术贡献如下:

1. 提出了基于Copula理论的岩土体参数不确定性表征方法

提出了基于Copula函数的岩土体参数联合概率分布模型构建方法,建立了有限数据条件下相关非正态岩土体参数二维和多维分布模型,得出了常用的多维正态分布模型并不总是表征岩土体参数相关结构的最优概率分布模型的重要结论,有效地克服了岩土工程可靠度分析与风险控制长期依赖于岩土体参数多维正态分布模型的局限。成果发表于国际权威期刊【International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 2013, 37(6): 597-617】和【Science China Technological Sciences, 2012, 55(11): 3081-3089】,已被SCI分别引用48次和22次。ASCE风险评估与管理委员会主席、国际期刊Engineering Geology主编Juang CH教授高度评价了该成果,认为申请人在基于Copula理论的岩土工程可靠度分析方面做出了开拓性工作 [The coauthors pioneered the application of the copula theory in a number of geotechnical reliability problems],并大篇幅引用了该成果。

2. 揭示了Copula函数对岩土结构物可靠度的影响规律

建立了研究Copula函数对岩土结构物可靠度影响的单一失效模式、串联系统和并联系统可靠度分析模型,推导了基于Copula函数的失效概率计算解析表达式。从理论层面阐明了岩土体参数联合概率分布模型对岩土结构物可靠度的影响规律,首次揭示了岩土体参数多维正态分布模型可靠度结果的失真机制,为含相关非正态岩土体参数可靠度分析奠定了理论基础。该成果发表于可靠度领域顶级期刊【Structural Safety, 2013, 44: 80-90】和【Journal of Risk and Reliability, 2013, 227(5): 499-512】,已被SCI分别引用37次和22次,被列为该期刊25篇最热门论文之一。该成果引起新加坡工程院院士Phoon KK教授高度关注,应他邀请将该成果写入英文专著《Risk and Reliability in Geotechnical Engineering》第2章。意大利Marinella Masina教授对该成果非常感兴趣,来信索要论文全文,并采用该方法进行海堤失效风险研究。

3. 提出了不完备概率信息条件下边坡可靠度估计方法

提出了有限数据条件下边坡可靠度分析方法,从理论上阐明了有限数据条件下边坡可靠度计算结果不唯一的根本原因。提出了有限数据条件下表征边坡失效概率变化程度的波动范围分析方法,揭示了边坡失效概率波动范围随边坡名义安全系数的变化规律。建立了有限数据条件下边坡失效概率估计误差的评判标准。从根本上解决了有限数据条件下边坡可靠度估计的难题。鉴于该成果重要性,国际权威期刊【Structural Safety, 2015, 52: 90-99】直接录用全文发表,并入选ESI高被引论文。发表于期刊【Computers and Geotechnics, 2013, 49: 264-278】论文被列为该期刊25篇最热门论文之一,并获湖北省自然科学一等奖和第十五届湖北省自然科学优秀学术论文一等奖。相关论文已被SCI分别引用51次和62次。美国工程院资深院士Ang AHS教授对该成果给予了高度评价,认为所提出的方法为有限数据条件下边坡可靠度分析奠定了理论基础 [This study proposes a theoretical framework for geotechnical reliability under incomplete probability]。此外,美国俄勒冈州立大学Stuedlein AW教授、英国利物浦大学Beer M教授、台湾国立大学Ching JY教授、香港科技大学张利民教授等也对该成果给予了高度评价。

4. 提出了基于Bootstrap方法的岩土体参数联合分布模型识别方法

阐明了样本数目对岩土体参数联合概率分布模型识别的影响规律,提出了基于Bootstrap方法的岩土体参数最优联合概率分布模型识别方法,提出了能同时考虑岩土体参数最优联合概率分布模型和分布参数统计不确定性的岩土结构物可靠度分析方法。丰富了岩土工程不确定性分析方法,为小样本条件下岩土体参数最优联合概率分布模型识别与可靠度估计提供了理论支撑。该成果发表于国际权威期刊【Reliability Engineering and System Safety, 2015, 140: 99-106】、【Applied Mathematical Modelling, 2015, 39(17): 5310-5326】和【Computers and Geotechnics, 2017, 87: 229-240】。审稿人高度评价了该成果,认为提出了一种有效的小样本条件下岩土结构物可靠度分析方法,且方法简单可行 [The paper provides a valuable approach to the problem of reliability analysis under scarce statistical data. The method presented is valid and fairly easy to understand and apply]。

5. 提出了含相关非正态变量边坡可靠度分析的认知聚类分区方法

提出了含相关非正态变量复杂功能函数边坡可靠度分析的认知聚类分区方法,探讨了该方法在水电工程高边坡(大岗山水电站左岸天然边坡和锦屏一级水电站左岸工程边坡)可靠度分析中的有效性,为解决含相关非正态变量的复杂功能函数边坡可靠度问题提供了一种有效的分析工具,在可靠度理论应用于复杂水电工程边坡稳定性分析方面迈出了重要一步。该成果发表于国际权威期刊【Computers and Geotechnics, 2012, 45: 34-43】,已被SCI引用23次,被列为该期刊25篇最热门论文之一。可靠度领域著名专家如ASCE Fellow、国际期刊Engineering Geology主编Juang CH教授、香港城市大学Wang Yu教授等将所提认知聚类分区方法列为边坡可靠度分析的代表性方法。有关论文获第十四届湖北省自然科学优秀学术论文二等奖。

 
发表论文、专著的情况

发表的论文:

[1] Tang XS, Li DQ, Cao ZJ, Phoon KK. An interval estimate of slope reliability using bootstrap method [J]. Structural Safety, 2018, In Press. (SCI)
[2] Tang XS, Li DQ, Wang XG, Phoon KK. Statistical characterization of shear strength parameters of rock mass for hydropower projects in China [J]. Engineering Geology, 2018, In Press. (SCI)
[3] Tang XS, Wang JP, Yang W, Li DQ. Joint probability modeling for two debris-flow variables: copula approach [J]. Natural Hazards Review, 2018, 19(2): 05018004. (SCI)
[4] Tang XS, Li DQ, Cao ZJ, Phoon KK. Impact of sample size on geotechnical probabilistic model identification [J]. Computers and Geotechnics, 2017, 87: 229-240. (SCI)
[5] Tang XS, Li DQ, Zhou CB, Phoon KK. Copula-based approaches for evaluating slope reliability under incomplete probability information [J]. Structural Safety, 2015, 52: 90-99. (SCI)
[6] Tang XS, Li DQ, Zhou CB, Phoon KK, Zhang LM. Impact of copulas for modeling bivariate distributions on system reliability [J]. Structural Safety, 2013, 44: 80-90. (SCI)
[7] Tang XS, Li DQ, Zhou CB, Zhang LM. Bivariate distribution models using copulas for reliability analysis [J]. Journal of Risk and Reliability, 2013, 227(5): 499-512. (SCI)
[8] Tang XS, Li DQ, Rong G, Phoon KK, Zhou CB. Impact of copula selection on geotechnical reliability under incomplete probability information [J]. Computers and Geotechnics, 2013, 49: 264-278. (SCI)
[9] Tang XS, Li DQ, Chen YF, Zhou CB, Zhang LM. Improved knowledge-based clustered partitioning approach and its application to slope reliability analysis [J]. Computers and Geotechnics, 2012, 45: 34-43. (SCI)
[10] Zhang L, Li DQ, Tang XS*, Cao ZJ, Phoon KK. Bayesian model comparison and characterization of bivariate distribution for shear strength parameters of soil [J]. Computers and Geotechnics, 2018, 95: 110-118. (SCI)
[11] Wang JP, Tang XS*, Wu YM, Li DQ. Copula-based earthquake early warning decision-making strategy [J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2018, In Press. (SCI)
[12] Xu Y, Tang XS*, Wang JP, Kuo-Chen H. Copula-based joint probability function for PGA and CAV: a case study from Taiwan [J]. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2016, 45(13): 2123-2136. (SCI)
[13] Li DQ, Tang XS*, Phoon KK. Bootstrap method for characterizing the effect of uncertainty in shear strength parameters on slope reliability [J]. Reliability Engineering and System Safety, 2015, 140: 99-106. (SCI)
[14] Li DQ, Tang XS, Zhou CB, Phoon KK. Characterization of uncertainty in probabilistic model using bootstrap method and its application to reliability of piles [J]. Applied Mathematical Modelling, 2015, 39(17): 5310-5326. (SCI)
[15] Li DQ, Tang XS, Phoon KK, Chen YF, Zhou CB. Bivariate simulation using copula and its application to probabilistic pile settlement analysis [J]. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 2013, 37(6): 597-617. (SCI)
[16] Li DQ, Tang XS, Zhou CB, Phoon KK. Uncertainty analysis of correlated non-normal geotechnical parameters using Gaussian copula [J]. Science China Technological Sciences, 2012, 55(11): 3081-3089. (SCI)
[17] 唐小松, 李典庆, 曹子君, 周创兵, 方国光. 有限数据条件下边坡可靠度分析的Bootstrap方法[J]. 岩土力学, 2016, 37(3): 893-901. (EI)
[18] 唐小松, 李典庆, 周创兵, 方国光. 基于Bootstrap方法的岩土体参数联合分布模型识别[J]. 岩土力学, 2015, 36(4): 913-922. (EI)
[19] 唐小松, 李典庆, 周创兵, 方国光. 样本数目对岩土体参数联合分布模型识别精度的影响[J]. 工程力学, 2015, 32(2): 1-11. (EI)
[20] 唐小松, 李典庆, 周创兵, 方国光. 联合分布函数构造的Copula函数方法及结构可靠度分析[J]. 工程力学, 2013, 30(12): 8-17. (EI)
[21] 唐小松, 李典庆, 周创兵, 方国光. 不完备概率信息条件下边坡可靠度分析方法[J]. 岩土工程学报, 2013, 35(6): 1027-1034. (EI)
[22] 唐小松, 李典庆, 周创兵, 方国光. 基于Copula函数的抗剪强度参数间相关性模拟及边坡可靠度分析[J]. 岩土工程学报, 2012, 34(12): 2284-2291. (EI)
[23] 唐小松, 李典庆, 周创兵, 方国光. 基于Copula函数的基桩荷载-位移双曲线概率分析[J]. 岩土力学, 2012, 33(1): 171-178. (EI)
[24] 唐小松, 李典庆, 周创兵. 基于认知聚类分区方法的边坡可靠度分析[J]. 岩土力学, 2011, 32(2): 571-578. (EI)
[25] 陈旺旺, 李典庆, 唐小松*, 曹子君. 抗剪强度参数概率分布的最大熵估计及边坡可靠度分析[J]. 岩土力学, 2018, 39(4): 1469-1478. (EI)
[26] 张蕾, 李典庆, 唐小松*, 曹子君. 基于贝叶斯理论的抗剪强度参数最优Copula函数识别[J]. 岩土力学, 2016, 37(S2): 578-588. (EI)
[27] 李典庆, 唐小松, 周创兵, 方国光. 基于Copula函数的并联结构系统可靠度分析[J]. 工程力学, 2014, 31(8): 32-40. (EI)
[28] 李典庆, 唐小松, 周创兵. 含相关非正态变量边坡可靠度分析的认知聚类分区方法[J]. 岩土工程学报, 2011, 33(6): 875-882. (EI)
[29] 邢婕, 唐小松, 李典庆, 赵宇飞. 水利水电工程岩基抗剪强度参数二维分布模型构造的Copula方法[J]. 岩土力学, 2016, 37(3): 783-792. (EI)
[30] 张蕾, 唐小松, 李典庆, 曹子君. 基于Copula函数的岩土结构物系统可靠度分析[J]. 岩土力学, 2016, 37(1): 193-202. (EI)
 

科技成果应用情况或技术推广情况:

申请人除了开展基础理论方法研究外,还注重研究成果的推广和应用。申请人的研究成果主要应用于我国西南地区水电工程高边坡施工期和运行期的稳定分析和控制,如锦屏一级水电站、大岗山水电站、杨房沟水电站等。以锦屏一级水电站为例,该电站的大坝为世界第一高混凝土双曲拱坝,大坝左岸边坡为千米以上的高陡边坡,它是目前世界上水电工程开挖高度最高、开挖规模最大、稳定条件最差的边坡工程。左岸边坡发育有f2f5f8f42-9f9等不同规模的断层、深部裂缝煌斑岩脉X,边坡稳定性问题十分突出。申请人的研究成果应用于施工、蓄水和运行期边坡变形与稳定演化评价与控制,为世界高拱坝的优化设计、蓄水安全鉴定和竣工验收提供重要支撑!

项目依托的科研平台、科研项目:

申请人所在武汉大学水利水电学院的水利工程为国家一级重点学科,其中水工结构工程二级学科是我国第一批博士学位授予点、1999年成为长江学者特聘及讲座教授设岗学科,拥有水资源与水电工程科学国家重点实验室、水工岩石力学教育部重点实验室、岩土与结构安全湖北省重点实验室等科研平台,在水工结构与库坝安全、高陡边坡稳定分析与安全控制、水工结构可靠性与风险调控等方面具有显著特色。
近五年以来,申请人所在单位武汉大学水利水电学院主持国家级科研项目共200余项,其中“973”项目2项、“973”课题3项、国家科技支撑计划重大项目3项、国家自然科学基金重点项目5项、重点项目专题8项、国家自然科学基金面上项目、青年基金项目和博士点基金项目100余项、国际合作项目3项及重大水电工程科研项目262项,年均到款科研经费超过1.0亿元。2006年以来共获国家科技进步二等奖11项,以第一单位获省部级科技一等奖15项。
 
 
 
 
 
相关技术和理论方法应用于锦屏一级、小湾、糯扎渡、向家坝、丹江口、QBT、李家峡、丰满、白山、岩滩、佛子岭、梅山、芹山、金造桥、东津、古田溪三级、红石等20多座国家重大水利水电工程,解决了大量工程问题,产生了显著的社会经济效益。
典型案例一:小湾水电站蓄水期大坝安全监测资料跟踪分析
小湾水电站为当时世界最高混凝土双曲拱坝(294.5m),在正常蓄水位下,大坝承受的库水荷载在已建水利工程中首屈一指。申请人所在的河海大学研究团队运用自身研发的分析理论和评价方法,客观地评价了小湾大坝蓄水各阶段的工作性态,准确预测了蓄水下一阶段大坝的工作状态,有效指导了小湾电站各阶段安全蓄水,为小湾电站提前投产发电,发挥巨大经济效益奠定了基础,也为提高下游发电效率和防洪灌溉能力,发挥了巨大的综合效益。
典型案例二:李家峡水电站库水位抬升至正常蓄水位研究
李家峡水电站属大(Ⅰ)型一等工程,最大坝高155m。由于调度原因,水库正常运行水位难以靠上限水位运行。为此,申请人所在的河海大学研究团队开展了李家峡大坝原型观测实验和提高水库非汛期运行水位研究工作,对超设计水位工况下的大坝工作性态进行了全面分析评价,提出了李家峡大坝安全快速评估方法和预控指标。实践证明,上述技术和结论符合工程实际,为大坝超设计水位运行提供了强有力的技术支持,在确保大坝安全的前提下,进一步发挥了效益。
 
 
 
相关技术和理论方法应用于锦屏一级、小湾、糯扎渡、向家坝、丹江口、QBT、李家峡、丰满、白山、岩滩、佛子岭、梅山、芹山、金造桥、东津、古田溪三级、红石等20多座国家重大水利水电工程,解决了大量工程问题,产生了显著的社会经济效益。
典型案例一:小湾水电站蓄水期大坝安全监测资料跟踪分析
小湾水电站为当时世界最高混凝土双曲拱坝(294.5m),在正常蓄水位下,大坝承受的库水荷载在已建水利工程中首屈一指。申请人所在的河海大学研究团队运用自身研发的分析理论和评价方法,客观地评价了小湾大坝蓄水各阶段的工作性态,准确预测了蓄水下一阶段大坝的工作状态,有效指导了小湾电站各阶段安全蓄水,为小湾电站提前投产发电,发挥巨大经济效益奠定了基础,也为提高下游发电效率和防洪灌溉能力,发挥了巨大的综合效益。
典型案例二:李家峡水电站库水位抬升至正常蓄水位研究
李家峡水电站属大(Ⅰ)型一等工程,最大坝高155m。由于调度原因,水库正常运行水位难以靠上限水位运行。为此,申请人所在的河海大学研究团队开展了李家峡大坝原型观测实验和提高水库非汛期运行水位研究工作,对超设计水位工况下的大坝工作性态进行了全面分析评价,提出了李家峡大坝安全快速评估方法和预控指标。实践证明,上述技术和结论符合工程实际,为大坝超设计水位运行提供了强有力的技术支持,在确保大坝安全的前提下,进一步发挥了效益。
相关技术和理论方法应用于锦屏一级、小湾、糯扎渡、向家坝、丹江口、QBT、李家峡、丰满、白山、岩滩、佛子岭、梅山、芹山、金造桥、东津、古田溪三级、红石等20多座国家重大水利水电工程,解决了大量工程问题,产生了显著的社会经济效益。1
典型案例一:小湾水电站蓄水期大坝安全监测资料跟踪分析
小湾水电站为当时世界最高混凝土双曲拱坝(294.5m),在正常蓄水位下,大坝承受的库水荷载在已建水利工程中首屈一指。申请人所在的河海大学研究团队运用自身研发的分析理论和评价方法,客观地评价了小湾大坝蓄水各阶段的工作性态,准确预测了蓄水下一阶段大坝的工作状态,有效指导了小湾电站各阶段安全蓄水,为小湾电站提前投产发电,发挥巨大经济效益奠定了基础,也为提高下游发电效率和防洪灌溉能力,发挥了巨大的综合效益。
典型案例二:李家峡水电站库水位抬升至正常蓄水位研究
李家峡水电站属大(Ⅰ)型一等工程,最大坝高155m。由于调度原因,水库正常运行水位难以靠上限水位运行。为此,申请人所在的河海大学研究团队开展了李家峡大坝原型观测实验和提高水库非汛期运行水位研究工作,对超设计水位工况下的大坝工作性态进行了全面分析评价,提出了李家峡大坝安全快速评估方法和预控指标。实践证明,上述技术和结论符合工程实际,为大坝超设计水位运行提供了强有力的技术支持,在确保大坝安全的前提下,进一步发挥了效益。