本实用新型涉及路面工程试验设备技术领域，具体是一种半刚性基层动水冲刷试验仪。
背景技术：
我国气候以热带、亚热带季风气候为主，降水量充足，所以我国道路水损害现象普遍，道路水损害主要表现在，路面具有一定的孔隙和裂缝，自然环境中产生的水分会通过裂缝渗透到道路内部，车辆行驶在有水的道路上时，会对路面产生正压力和负压力，使路面内部产生动水压力，导致路面受损，严重影响道路的使用性能。动水冲刷试验用于模拟道路动水压力，通过试验结果评价道路材料的抗冲刷性能。CN104483257B公开了一种道路水泥混凝土动水冲刷试验仪，包括冲刷筒、试件箍、活塞以及设在冲刷筒一侧的动水循环通道，试验时，通过活塞的上下往复移动模拟水流的冲刷，水通过动水循环通道在冲刷筒内的两个腔体内循环。该试验仪用于对道路水泥混凝土做动水冲刷试验，但是并不适用于基层。基层位于面层以下，面层直接与轮胎接触，而基层并不直接与轮胎接触，基层所受到的动水压力来自于面层的缝隙渗水产生的层间动水压力和基层自身发展形成的缝隙所产生的内部动水压力，层间动水压力主要为竖直方向，而内部动水压力随着裂隙的发展而延伸同样会对裂隙侧向产生侧向的压力，如果采用上述试验仪，存在以下缺点：（1）动水从冲刷筒的一侧进入或流出，主要对试件的上表面产生侧向的冲刷力，而层间动水压力主要为竖直方向的压力，因此上述试验仪无法模拟基层受到层间动水压力的情况，对试验结果造成误差；（2）无法模拟基层内部动水压力为侧向压力的情况。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种半刚性基层动水冲刷试验装置及试验方法，能够更加准确、全面的模拟半刚性基层受到动水冲刷的情况，提高试验精度。
本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种半刚性基层动水冲刷试验仪，包括底座、冲刷筒、冲刷头、驱动电机和传动装置；
所述冲刷筒固定安装在底座上，所述冲刷筒的内部侧壁设有海绵，冲刷筒的顶部设有与其螺栓连接的顶盖，所述顶盖上设有排气孔；
所述传动装置包括不完全齿轮、齿条、复位弹簧和缓冲弹簧；所述顶盖上固设有齿条支架，所述齿条上设有导向柱，齿条通过导向柱可竖直滑动的安装于齿条支架上；所述复位弹簧套设在导向柱上，复位弹簧作用于齿条支架与齿条之间；所述驱动电机安装在顶盖上，所述不完全齿轮与驱动电机连接并与齿条啮合；所述缓冲弹簧的上端焊接有上螺母，缓冲弹簧的下端焊接有下螺母，所述齿条的下端设有上螺柱，齿条穿过冲刷头并通过上螺柱和上螺母与缓冲弹簧连接，所述冲刷头的顶部设有下螺柱，缓冲弹簧通过下螺母和下螺柱与冲刷头连接；
所述冲刷头位于冲刷筒中，冲刷头上均布有多个连通孔，所述连通孔的轴向呈竖直方向。
本实用新型的技术方案还有：所述连通孔为大径在下的锥形孔。在行车荷载作用下，路面产生了裂缝，随着荷载作用次数的增加裂缝不断发展，根据力学原理，裂缝会在路面面层与基层交界面处扩大，从而使得面层与基层交界处的裂缝末端形成“倒漏斗”状，从而使得在以后的使用当中产生“掏空”现象，而当面层受到车轮过后的负压力时，由于上述现象的存在使得面层对基层的真空抽吸作用增强，严重影响了基层的使用性能。为了更加真实的模拟基层受力情况，采用本技术方案。当冲刷头向上运动时，这一设计不仅能够使得冲刷头下面真空区域增加，也会由于上面孔径变小使得冲刷头上面形成水膜，从而增强在试验过程中的抽吸强度，带动筒体中的水向上运动。而在冲刷头向下运动时这种设计能够增加推力，保证在实验过程中水能够从冲刷头中流出，为水流提供一个缓冲区域，减少水流从冲刷头侧面析出，增加试验模拟的精确性。
本实用新型的技术方案还有：所述冲刷筒的底部设有橡胶圈，用于卡住试件，防止试件在试验时移动。
本实用新型的技术方案还有：所述冲刷筒的底部设有排水阀。
本实用新型的技术方案还有：所述顶盖通过蝶形螺栓安装在冲刷筒上，顶盖与冲刷筒之间设有密封圈。
本实用新型的技术方案还有：所述底座的底部设有带驻刹的万向轮，便于移动。
本实用新型的技术方案还有：所述冲刷头的材料为橡胶，起到缓冲作用，防止装置受损。
本实用新型的技术方案还有：所述冲刷筒的材料为钢。
本实用新型的技术方案还有：所述导向柱的顶部设有限位螺母，用于限制冲刷头的下极限行程。
本实用新型的技术方案还有：所述顶盖上设有提手，便于移动顶盖。
相对于现有技术，本发明半刚性基层动水冲刷试验装置及试验方法的有益效果为：（1）连通孔的轴向呈竖直方向，因此试验中试件的上表面只受竖直方向的正压或负压，对试件的上表面主要产生竖直冲刷力，能够更加准确的模拟基层受到层间动水压力的情况，而且还能够模拟基层内部动水压力为竖直方向的情况，提高试验精度；（2）动水可通过海绵渗流到试件的侧面，以模拟基层内部由于裂隙而产生的动水压力为侧向压力的情况，提高试验精度；（3）齿条通过缓冲弹簧与冲刷头连接，起到缓冲作用，防止装置受损，而且，缓冲弹簧的两端分别与齿条和冲刷头螺接，便于安装、拆卸和更换部件；（4）整个装置集成于底座上，便于移动。
附图说明
图1为本实用新型半刚性基层动水冲刷试验仪的立体图。
图2为图1中A部的局部放大图。
图3为本实用新型半刚性基层动水冲刷试验仪的主视图。
图4为图3中B部的局部放大图。
图中：1、底座，2、冲刷筒，3、冲刷头，4、驱动电机，5、海绵，6、顶盖，7、排气孔，8、不完全齿轮，9、齿条，10、复位弹簧，11、缓冲弹簧，12、齿条支架，13、导向柱，14、上螺母，15、下螺母，16、上螺柱，17、下螺柱，18、连通孔，19、橡胶圈，20、排水阀，21、蝶形螺栓，22、万向轮，23、限位螺母，24、提手，25、试件。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面根据附图对本实用新型具体实施方式作进一步说明。
如图1~图4所示，一种半刚性基层动水冲刷试验仪，包括底座1、冲刷筒2、冲刷头3、驱动电机4和传动装置。
钢制的冲刷筒2固定安装在底座1上，底座1的底部设有带驻刹的万向轮22，便于移动。冲刷筒2的内部侧壁设有海绵5。冲刷筒2的顶部设有顶盖6，顶盖6通过蝶形螺栓21安装在冲刷筒2上。顶盖6与冲刷筒（2）之间设有密封圈。顶盖6上设有提手24，便于移动顶盖6。顶盖6上设有排气孔7。冲刷筒2的底部设有橡胶圈19，用于卡住试件25。冲刷筒2的底部设有排水阀20。
传动装置包括不完全齿轮8、齿条9、复位弹簧10和缓冲弹簧11。顶盖6上固设有齿条支架12，齿条9上设有导向柱13，齿条9通过导向柱13可竖直滑动的安装于齿条支架12上，导向柱13的顶部设有限位螺母23，用于限制冲刷头3的下极限行程。复位弹簧10套设在导向柱13上，复位弹簧10作用于齿条支架12与齿条9之间。驱动电机4安装在顶盖6上，不完全齿轮8与驱动电机4连接并与齿条9啮合。缓冲弹簧11的上端焊接有上螺母14，缓冲弹簧11的下端焊接有下螺母15，齿条9的下端设有上螺柱16，齿条9穿过冲刷头3并通过上螺柱16和上螺母14与缓冲弹簧11连接，冲刷头3的顶部设有下螺柱17，缓冲弹簧11通过下螺母15和下螺柱17与冲刷头3连接。
冲刷头3的材料为橡胶，冲刷头3位于冲刷筒2中。冲刷头3上均布有多个连通孔18，连通孔18的轴向呈竖直方向，连通孔18为大径在下的锥形孔。
试验时，将试件25安装于冲刷筒中，橡胶圈19用于卡住试件25，防止其试验过程中移动。向冲刷筒2内注水，盖上顶盖6并拧紧蝶形螺栓21。启动驱动电机4，驱动电机4带动不完全齿轮8转动，不完全齿轮8的有齿部分带动齿条9上移，齿条9带动冲刷头3上移，此过程中，复位弹簧10被压缩并储存弹性势能，由于连通孔18为阻尼孔，冲刷头3下方的腔体产生负压，动水在负压作用下流动，试件25的上表面受到竖直方向的动水冲刷力，试件25的内部受到竖直和侧向的动水冲刷力。随着不完全齿轮8的转动，不完全齿轮8的无齿部分不再对齿条9产生作用力，复位弹簧10释放弹性势能并驱动齿条9下移，齿条9带动冲刷头3下移，冲刷头3下方的腔体产生正压，动水在正压作用下流动，同样，试件25的上表面受到竖直方向的冲刷力，试件25的内部受到竖直和侧向的冲刷力。
上面结合附图对本实用新型的实施例做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。