高地应力隧道衬砌拱脚渗漏水病害处治技术研究

隧道渗漏水是隧道运营过程中的常见病害,并且受到国内外学者的广泛关注。通过调查与分析,依托某隧道工程总结了高地应力状态下隧道衬砌、拱脚渗漏水的特征及成因,提出了采用泄水孔+埋管引排+内嵌保温板对拱脚渗漏水病害的处治方法,解决了在高地应力条件下隧道拱脚、衬砌部位的渗漏水问题,达到了较为理想的防渗漏效果,为相似工程提供借鉴参考。

三关节截骨矫形融合治疗成人僵硬性高弓足效果分析

目的探讨三关节截骨矫形融合术治疗成人僵硬性高弓足的临床效果。方法回顾性分析2018年1月至2020年1月应用三关节融合(距下关节、跟骰关节、距舟关节)治疗10例成人僵硬性高弓足患者;患者行三关节融合术的同时联合跟腱Z行延长及跖筋膜松解作为辅助术式改善足部功能,同时保证术后踝关节的功能位,采用美国足踝外科协会(AOFAS)踝-后足评分、视觉模拟疼痛评分(VAS)及患者术前术后的主观满意度,末次随访时通过影像学分析对比跟骨倾斜角(Pitch角)、距骨第一跖骨角(Meary角)等。结果术后10例患者全部获得随访,随访时间为15~36个月,平均23.4个月,患者均未出现手术切口感染,且术后患者的外观、症状、步态等方面均有明显的提高,末次随访时满意度评价:非常满意7例,满意2例,一般1例,不满意0例。术后AOFAS评分高于术前,VAS评分低于术前,Meary角、Pitch角及第一跖楔关节高度较术前明显改善,差异有统计学意义(P<0.05)。结论三关节截骨矫形融合治疗成人僵硬性高弓足可以显著纠正关节畸形,解除足部疼痛,提高患者的生活质量,但三关节融合术主要应用后足僵硬型高弓足,因其限制了足部部分功能,故应严格把握手术适应证。

基于足底压力图像的足型识别算法

背景:足弓在人体活动中起着支撑和缓冲的作用,足弓异常会引起运动障碍和下肢疼痛。准确识别病态足型是做出相应的预防、护理矫正措施的前提。目的:提取常用的四大足型特征,并设计足弓中断特征,联合梯度提升决策树分类器,验证足型识别的准确率。方法:采集了45人的1710幅足底压力图像,包括高弓足、扁平足和正常足3种足型。分别提取足底压力图像的足弓指数、脚印系数、足弓宽度以及比值系数等不同特征,同时设计了足弓中断特征,并利用梯度提升决策树(GBDT)算法实现对足底压力图像的不同足型进行识别。结果与结论:在所构建的45人的1710幅足底压力图像数据集上,该文章算法的足型平均识别准确率达到了96.43%,高于目前基于足弓指数、脚印系数、足弓宽度以及比值系数等常用的足型判断方法。

急斜煤层群重复采动沿空软岩巷道变形破坏机理

急倾煤层沿空软岩巷道变形破坏机理复杂,多次采动影响下巷道维护难度大.利用现场调研实测、物理相似模拟实验和数值模拟分析,对赵家坝急斜煤层群重复采动沿空软岩巷道变形破坏机理进行了深入分析结果表明:赵矿急斜巷道变形破坏是十分复杂的时间、空间问题,即在初次采动阶段:非对称岩体结构及应力分布导致巷道变形失稳;二次扰动阶段:非对称原岩应力释放机理导致巷道变形失稳;三次、四次扰动阶段:拱脚效应与层间压剪变形失稳机理导致巷道变形失稳,为该类型巷道支护形式与参数的选择提供了科学依据.

具有分区域梯度硬度结构的定制减压鞋垫设计

目的针对高弓足等有足底减压需求的人群,设计一种具有分区域梯度硬度的定制化鞋垫。方法设计一种功能梯度结构,应用于定制化鞋垫,使鞋垫不同区域具有梯度变换趋势的硬度特征。通过力学试验,研究结构单元参数和模量之间的关系。采集志愿者足部几何形状和足底压力分布数据,根据压力等高线对足底区域进行划分,以此组装结构单元。设计4种定制化鞋垫:普通平板鞋垫、优化平板鞋垫、普通全接触鞋垫、优化全接触鞋垫。通过熔融沉积成型(fused deposition modeling,FDM)打印,再进行足底压力测试实验,验证分区域的优化设计。结果所设计的鞋垫可使高弓足测试者足部峰值压力在静态站立、步态状态下分别降低52.8%、18.43%。结论该方法可用于设计定制鞋垫,如针对糖尿病足、高弓足的功能鞋垫,提供更好的减压功能。研究结果为临床保守治疗有减压需求的足部疾病提供参考。

高弓足跑步支撑阶段的动力学特征

根据足弓高度指数选取9名高弓足学生为实验组和9名正常足学生为对照组,采用KISTLER三维测力台对两组受试者跑步时支撑阶段的力学控制特征进行分析。研究结果发现:1)垂直方向上,高弓足者着地时的冲击力峰值和第1载荷率显著高于正常足者(P﹤0.05);推动力峰值和第2载荷率以及到达峰值的时间两组间差异无统计学意义(P﹥0.05)。2)前后方向上,高弓足者加速力峰值高于正常足者(P﹤0.05),其它指标在两组间的差异无统计学意义(P﹥0.05)。3)内外方向上,高弓足者跑步时内外方向上力的最大值、最小值以及力值波动范围均高于正常足者(P﹤0.05),其它指标两组间无统计学意义(P﹥0.05)。结果说明:1)高弓足者受到较高的冲击力(峰值)和载荷率,以及僵硬的足弓可能暗示了高弓足者着地时足弓缓冲震荡的能力降低,是造成高弓足损伤的重要原因之一;2)高弓足者与正常足者前后和内外方向上的差异性可能是造成高弓足损伤的潜在因素之一,这些差异性可能与足弓僵硬、下肢肌肉活性较差以及肌肉做功的差异有关。总之,高弓足者在跑步支撑阶段对动力学控制能力较差,反映了高弓足与正常足者跑步时力学控制机制的不同。

异常足弓男童的静态平衡能力与足底压力特征研究

使用LorAn足底压力系统,对患有异常足弓的8~9岁儿童进行静态平衡、足底压力和步态压力测试与分析,得出患有异常足弓儿童的足底压力分布特征,并为处于生长发育期的儿童进行科学有效的康复治疗与干预提供理论数据支撑。研究认为:(1)高足弓儿童的足部平衡能力比正常足弓的差;(2)相对正常足弓儿童,扁平足的足弓接触面积和压力明显较大,高足弓的足弓接触面积和压力明显较小;(3)相对正常足弓儿童,患有扁平足儿童站立时第4跖骨接触面积和足跟外侧压力明显较小,行走时第1趾骨接触面积明显较小;患有高足弓儿童站立时第3~5跖骨接触面积明显较大。

高矢跨比索拱结构体系设计与研究

以中铁青岛世界博览城十字展廊工程为背景,对高矢跨比索拱结构的力学性能进行了研究,发现索拱结构可有效改善高矢跨比纯拱结构的力学性能,尤其是风荷载作用下水平向抗侧刚度得以显著的提高。采用三角形刚性撑杆的索拱结构力学性能改善最为显著,但张拉构造措施较为复杂,且必然存在一定的预应力损失,于是提出了采用三角形柔性撑杆的弦撑式索拱结构,并进一步探讨了影响此结构形式力学性能的多个关键因素。通过对索桁架顶部结构高度取值研究,发现该值在一定区间变化时,其中起控制作用的性能目标并无显著影响。通过对上弦梁分格数量和尺寸研究,发现随着网格数量不断增加,上弦梁构件应力比逐渐降低。当上弦梁拱脚根部以上区域分格数量超过8时,构件应力比趋于稳定。对拱脚支座水平刚度进行研究,结果表明高矢跨比索拱结构对其边界水平向刚度的要求较低,支座刚度对索拱结构力学性能的影响,实际工程中多数情况下可以忽略。通过对支座是否允许滑动和不同的滑动时机分析,发现索拱结构支座允许滑动,将导致外部荷载作用下支座滑移幅度过大,支座节点难以处理。下弦索可施加的索力有限,无法满足腹索索力始终不松弛的性能目标。最后建议索拱结构两侧均采用不可滑动的铰接支座,并对下部支撑结构进行必要的施工阶段承载力验算,从而保证索拱结构的安全。

足弓结构对足底压力分布的影响

为了探索不同足弓结构的足底压力分布特点,通过Footscan压力板测量31名高弓足和31名正常足受试者裸足行走时的足底压力参数,比较两者在足底十个分区的峰值压强、接触面积、接触时间、压强加载率和压强时间积分等参数。结果显示,与正常足相比,高弓足的接触面积除足弓外都有不同程度增大,接触时间在第1、2、3跖骨显著增加,压强加载率在第2、3跖骨以及后跟内侧显著增大,压强时间积分的增大区域主要集中在第1、2、3跖骨以及后跟内侧。表明高弓足相比正常足在第1、2、3跖骨以及后跟内侧更易出现疼痛。

高弓足矫形鞋垫的研究进展

高足弓是一种脚部疾病,患者通常足弓很高、足背凸起,导致步态异常,引发走路不稳、容易摔倒等问题。高足弓分为先天性、获得性和特发性。重度高足弓者需要手术治疗,而轻度足高弓可以使用高弓足矫形鞋垫,填补脚底与鞋底的接触面积,降低足底根部和前脚掌所受的压力,对不适合手术的病人也能够起到帮助作用。本文从高足弓的特点入手,研究矫形鞋垫的特点及作用,分析了高弓足矫形鞋垫的研究现状,有利于患者和矫形鞋垫厂商了解高弓足矫形鞋垫的原理及其作用,对高弓足矫形鞋垫的研究开展具有积极意义。

不同鞋跟高正常足与扁平足纵弓角比较研究

为了探明不同鞋跟高度(0、30、60和90 mm)对内侧纵弓结构的影响,采用平面定点摄像法,针对24名女大学生(正常足、扁平足各12名)4种跟高状态下的内侧纵弓角,使用SPSS软件进行数据统计分析。与正常足组相比,在各跟高状态下扁平足组内侧纵弓角均明显增大(p<0.05);跟高从0 mm增至30 mm时,正常足组纵弓角小幅度减小,而扁平足组纵弓角显著增大(p<0.05);跟高从30 mm增至90 mm时,两组纵弓角均显著缩小(p<0.05),鞋跟高度与纵弓角存在显著线性关系。30 mm跟高是正常足与扁平足内侧纵弓结构与功能改变的临界点,为女高跟鞋结构设计提供参考。

足弓刚度对纵跳动作的下肢生物力学影响

目的:通过对比跳高运动员足弓刚度对单腿纵跳成绩的影响,为跳高运动员选材及专项训练提供理论依据。方法:招募15名男性国家二级跳高运动员,对受试者足部形态进行红外光学扫描,采用红外运动捕捉系统和测力台同步采集受试者纵跳动作的下肢运动学和动力学数据。结果:在纵跳表现中,足弓刚度与地面反作用力峰值间存在线性关系,高刚度足弓受试者的峰值vGRF显著大于低刚度足弓的受试者(P<0.05),高刚度足弓组冲击加载率为15.2BW/s±1.8BW/s,低刚度足弓组地面反作用力加载率为12.3BW/s±0.9BW/s,且存在显著差异(P<0.05)。同时,高刚度足弓组的峰值vGRF时刻踝屈角度(21.24°±4.4°)显著性高于低刚度足弓组的峰值vGRF时刻踝屈角度(24.43°±3.6°),P<0.05。结论:在优秀跳高运动员中,足弓刚度与纵跳过程中的踝膝关节屈伸角度、地面反作用力及加载率有显著影响,且与地面反作用力峰值间存在显著正向线性关系。因此,在跳跃类项目我们应该关注运动员足底肌肉力量训练。在描述跳跃过程中的足部及其生物力学特征时,使用静态足部分类值得纳入考量。

一种基于足压数据主成分分析的足弓形态智能检测方法

目的根据临床中平足与高弓足量化评估的要求,提出一种基于足压数据主成分分析(principal component analysis,PCA)智能快速足弓形态检测方法,并验证其临床有效性。方法纳入诊断为足弓异常与足弓健康的志愿者,设计研发一套便携式足弓智能检测系统。采用44×52阵列式薄膜压阻传感器,采集静态站立式足底压力分布数据,利用自行编写的PCA算法自动拟合足轴线,进行足弓诊断并生成诊断报告。将足压采集结果与现有设备进行比对,验证足压数据的准确性。对于平足、高弓足和正常3类足弓的判别算法,通过对比临床诊断验证评估准确性。结果该系统与现有压力采集设备的测量结果具有较好的相关性,接触面积偏差低于3.2%,计算拟合的足轴线与临床定义角度偏差小于1°,且该系统能获得与临床中足弓形态诊断相符率92.6%的评估结果。结论引入PCA对足轴线自动化拟合,实现了快速而准确提取足弓信息的目的。该方法可用于临床实践中平足与高弓足的辅助筛查,有助于开展足弓畸形程度的量化分析和病理机制的研究。

便携式步态分析仪对高弓足步态初步分析

目的采用便携式步态分析仪(PMA)收集高弓足及正常受试者的步态数据,比较并初步分析高弓足患者的步态特点。方法前瞻性收集自2014-01—2014-09诊治的高弓足20例(高弓足组),同期收集正常受试者20例(正常组)。记录并比较2组PMA测量的13项基本参数。结果与正常组比较,高弓足组单腿支撑时间、双腿支撑时间、步态周期时间、肢体摆动时间、步幅持续时间明显延长,抬腿力量、蹬地力量、跖屈力量、步速、步频明显降低,差异均有统计学意义(P<0.05)。2组摆动力量、步长和步幅差异无统计学意义(P>0.05)。结论高弓足患者行走时,存在行走时间延长、跖屈和蹬地力量降低的特点;而PMA评估步态安全、便捷、准确。