青藏鐵路塊碎石護(hù)坡路基降溫效果分析

趙翃婷，吳青柏，侯彥東，蔣觀利，高思如，王陸陽(yáng)

(1.中國(guó)科學(xué)院 西北生態(tài)環(huán)境資源研究院 凍土工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 甘肅 蘭州 730000；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.蘭州理工大學(xué) 甘肅省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 甘肅 蘭州 730050)

青藏鐵路格爾木至拉薩段全長(zhǎng)1 142 km，其中有約1/2的路段位于多年凍土區(qū)[1-2]。該區(qū)域由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和較強(qiáng)的溫度敏感性，建于多年凍土上的青藏鐵路易受凍土災(zāi)害的影響[3]，威脅到工程的穩(wěn)定性，加之高原氣候持續(xù)增溫[4]，可能會(huì)對(duì)青藏鐵路的長(zhǎng)期安全運(yùn)營(yíng)造成不利影響，從而加劇對(duì)其工程本身的破壞[5-6]。為了適應(yīng)氣候變暖和保護(hù)路基下部多年凍土，青藏鐵路采取主動(dòng)冷卻路基的方法進(jìn)行修筑，通過調(diào)控輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)等換熱機(jī)制來降低路基對(duì)下部多年凍土的熱影響，常用冷卻降溫措施有通風(fēng)管[7]、塊碎石[8]、熱管[9]等，其中塊碎石路基在青藏鐵路得到廣泛應(yīng)用[10]。

為研究塊碎石護(hù)坡路基降溫效果，許多學(xué)者進(jìn)行了大量室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬。文獻(xiàn)[11-15]表明，塊碎石護(hù)坡路基的自然對(duì)流、隔熱保溫作用有效地降低了路基下部土體溫度，有利于提高多年凍土路基的熱穩(wěn)定性，改善其陰陽(yáng)坡效應(yīng)。為提高塊碎石護(hù)坡路基的降溫效果，使其最大限度地保護(hù)路基下部多年凍土，研究人員對(duì)塊碎石的粒徑、厚度等問題展開了一系列研究。文獻(xiàn)[16-17]表明粒徑較大的塊碎石護(hù)坡路基降溫效果優(yōu)于粒徑小的，但文獻(xiàn)[18]得出了相反結(jié)論；文獻(xiàn)[19-20]認(rèn)為塊碎石層的厚度對(duì)降溫效果的影響存在最佳厚度，在最佳厚度以內(nèi)，降溫效果隨塊石層厚度的加厚而顯著增強(qiáng)。除此之外，研究者還進(jìn)行了大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究[21-26]，但以3～5 a的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為主；近些年，逐漸出現(xiàn)了針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的研究，旨在分析其長(zhǎng)期降溫效果[27-29]。然而，目前對(duì)長(zhǎng)期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的研究較少，還需進(jìn)行大量長(zhǎng)序列數(shù)據(jù)分析以驗(yàn)證數(shù)值模擬的預(yù)測(cè)結(jié)果。因此，本文采用青藏鐵路北麓河非正線試驗(yàn)段10 a地溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)比分析封閉塊石護(hù)坡路基、開放塊石護(hù)坡加厚路基以及碎石護(hù)坡路基降溫效果的差異，以期為多年凍土區(qū)道路工程設(shè)計(jì)、補(bǔ)強(qiáng)提供科學(xué)參考。

1 監(jiān)測(cè)斷面及數(shù)據(jù)

北麓河非正線試驗(yàn)段位于青藏高原可可西里與風(fēng)火山之間，年平均地溫約-1.4～-1.6 ℃，屬于低溫多年凍土區(qū)。試驗(yàn)段按照青藏鐵路正線工程要求修筑，路基高度、頂面寬度、基底寬度分別為3.7、7.6、18.6 m，邊坡坡度為1∶1.5，見圖1。該試驗(yàn)段共設(shè)有4種護(hù)坡路基結(jié)構(gòu)，每段長(zhǎng)30 m，分別為80 cm厚的塊碎石護(hù)坡路基和120 cm厚的開放塊石護(hù)坡加厚路基，其中塊石護(hù)坡路基的塊石粒徑為20～25 cm，碎石護(hù)坡路基的碎石粒徑為8～10 cm。溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)見圖2。

圖1 碎塊石護(hù)坡路基示意(單位：m)

圖2 溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置(單位：m)

在塊碎石護(hù)坡路基內(nèi)部共布設(shè)有7層溫度監(jiān)測(cè)斷面，相鄰兩層間隔50 cm，在每層溫度監(jiān)測(cè)斷面中，每個(gè)溫度探頭在塊碎石層中間距20 cm，在路基填土中相距50 cm。路基試驗(yàn)段下部土體設(shè)有溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別位于左側(cè)、右側(cè)路肩路基下部10 m和路基中心下部20 m范圍內(nèi)，且每個(gè)溫度傳感器相距50 cm[30]。溫度監(jiān)測(cè)采用的熱敏電阻由凍土工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室制作，精度為±0.05 ℃，數(shù)據(jù)采集采用澳大利亞生產(chǎn)的DT500型數(shù)采儀，每隔3 h采集一次數(shù)據(jù)，試驗(yàn)段2004年9月建成并開始監(jiān)測(cè)。由于開放塊石護(hù)坡路基右側(cè)路肩數(shù)據(jù)缺失，故本文未對(duì)其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 路基降溫效果分析

2.1 路基中心下部地溫變化

塊碎石護(hù)坡路基中心下部不同深度土體溫度隨時(shí)間的變化見圖3。從圖3可以看出，在路基完工初期，塊碎石護(hù)坡路基和普通路基下部原多年凍土上限附近土體受工程熱擾動(dòng)影響均出現(xiàn)短暫的升溫過程，之后表現(xiàn)出顯著的降溫趨勢(shì)，土體溫度在2008—2009年后表現(xiàn)為較平穩(wěn)的季節(jié)性變化規(guī)律，相較于普通路基，塊石層在冷季表現(xiàn)出較好的降溫效果，暖季不明顯；碎石層則在冷暖季均表現(xiàn)為較強(qiáng)的降溫作用。塊碎石護(hù)坡路基與普通路基中心下部不同深度土體溫度隨時(shí)間的變化見表1。由表1可知，塊碎石護(hù)坡路基中心下部不同深度土體最低溫度均低于普通路基，且溫差隨著深度的增加而減小，說明相較于普通路基，塊碎石護(hù)坡路基能夠起到保護(hù)下部多年凍土的作用，但對(duì)土體溫度的調(diào)節(jié)作用隨深度的增加逐漸減弱。

圖3 路基中心下部不同深度土體溫度隨時(shí)間的變化

表1 塊碎石護(hù)坡路基與普通路基中心下部不同深度土體最低溫度溫差 ℃

2004年9月至2015年12月4種路基中心下部地溫過程曲線見圖4。

圖4 路基中心下部地溫過程曲線

由圖4(a)可見，普通路基在修筑完工初期，其下部4.2～10.0 m深度范圍內(nèi)的多年凍土溫度低于-1.0 ℃，到2015年，該區(qū)域的土體溫度均高于-1.0 ℃，說明普通路基下部多年凍土處于升溫狀態(tài)，原低溫凍土逐漸轉(zhuǎn)化為高溫凍土，提高了凍土災(zāi)害和路基病害發(fā)生的可能性。由圖4(b)和4(c)可見，對(duì)于塊石護(hù)坡路基，封閉塊石護(hù)坡路基、塊石護(hù)坡加厚路基下部-0.6 ℃等溫線基本維持在3.5～4.0 m深度附近；兩種塊石護(hù)坡路基下部淺層區(qū)域-1.0 ℃等溫線逐年下移，在2012—2013年達(dá)到最深。由圖4(d)可見，對(duì)于碎石護(hù)坡路基，其下部-0.6 ℃等溫線深度小于3.0 m，明顯淺于塊石護(hù)坡路基，且低溫多年凍土區(qū)的范圍大于塊石護(hù)坡路基。由此可知，在上述4種路基結(jié)構(gòu)中，碎石護(hù)坡路基下部土體溫度最低，說明其具有較好的降溫作用，能夠更好地保護(hù)路基下部多年凍土。

4種路基中心下部原多年凍土上限附近、5.0 m、10.0 m深度處土體溫度在2005—2015年間的變化速率見表2。由表2可知，相較于普通路基，塊碎石護(hù)坡路基下部淺層區(qū)域均表現(xiàn)出較為明顯的降溫趨勢(shì)，降溫速率由大到小依次是碎石護(hù)坡路基、塊石護(hù)坡加厚路基、封閉塊石護(hù)坡路基。但在深層區(qū)域，多年凍土存在升溫過程，而且10.0 m深度處的升溫速率由大到小與淺層降溫速率相反。因此，認(rèn)為塊碎石護(hù)坡路基能夠降低路基下部多年凍土溫度，但存在有效降溫范圍，其中以碎石護(hù)坡路基的冷卻效果最為顯著。

表2 不同類型路基中心下部土體溫度變化速率 ℃/10a

2005-10-15—2015-10-15日塊碎石護(hù)坡路基、普通路基中心下部土體溫度隨深度的變化曲線見圖5。從圖5可以看出，普通路基的降溫深度約3.0 m，而在鋪設(shè)塊碎石護(hù)坡后，其降溫深度得到不同程度的加深，其中封閉塊石護(hù)坡路基、塊石護(hù)坡加厚路基、碎石護(hù)坡路基的降溫深度分別約4.5、4.8、5.2 m，但處于降溫深度下部的多年凍土存在升溫趨勢(shì)，這是由于受塊碎石護(hù)坡路基降溫機(jī)制的影響，路基下部積累的“冷量”不足以冷卻深層多年凍土所導(dǎo)致。除此之外，路基下部土體的降溫幅度由大到小依次為碎石護(hù)坡路基、塊石護(hù)坡加厚路基、封閉塊石護(hù)坡路基。降溫深度和降溫幅度影響路基的熱穩(wěn)定性，降溫深度和降溫幅度越大，路基下部冷卻降溫的范圍越廣，越有利于路基的熱穩(wěn)定性，從而保證路基正常有效地發(fā)揮降溫作用。由此可以得出，相對(duì)于塊石護(hù)坡路基，碎石護(hù)坡路基表現(xiàn)出更好的冷卻降溫作用，更有利于路基的熱穩(wěn)定性。

圖5 2005-10-15—2015-10-15日塊碎石護(hù)坡、普通路基中心下部土體溫度隨深度的變化曲線

2.2 路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部地溫變化

4種路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部0.5、2.0、10.0 m深度地溫時(shí)間序列曲線見圖6。由圖6可知，4種路基結(jié)構(gòu)右側(cè)路肩下淺層土體溫度的季節(jié)波動(dòng)強(qiáng)于左側(cè)路肩，這是由于路基右側(cè)路肩在冷季降溫過程相對(duì)較強(qiáng)，導(dǎo)致其下部多年凍土降溫較快。普通路基左側(cè)路肩下部0.5、2.0 m深度處地溫變化不明顯，右側(cè)路肩下同等深度存在一定的降溫過程。相較于普通路基，塊碎石護(hù)坡路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部0.5、2.0 m深度處土體均表現(xiàn)出較為顯著的降溫趨勢(shì)，其中；右側(cè)路肩較左側(cè)路肩明顯，這與陰陽(yáng)坡效應(yīng)、冬季風(fēng)所帶來的強(qiáng)迫對(duì)流有關(guān)[31]。左側(cè)路肩處于陽(yáng)坡，坡面所接受的太陽(yáng)輻射大于右側(cè)路肩，使得左側(cè)路肩坡面溫度高于右側(cè)路肩，導(dǎo)致左側(cè)路肩塊碎石層頂?shù)诇夭钚∮谟覀?cè)路肩，其空氣自然對(duì)流強(qiáng)度低于右側(cè)路肩，進(jìn)而左側(cè)路肩下部土體溫度高于右側(cè)路肩；與此同時(shí)，冬季外界風(fēng)在作為迎風(fēng)坡的右側(cè)路肩將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)迫對(duì)流過程，促使下部土體溫度發(fā)生明顯降低。塊碎石護(hù)坡路基左側(cè)、右側(cè)路肩下10.0 m深度處表現(xiàn)出一定的升溫趨勢(shì)，但與普通路基相比，在路基修筑完工10 a后，封閉塊石護(hù)坡路基左側(cè)、右側(cè)路肩分別低0.17、0.25 ℃，塊石護(hù)坡加厚路基左側(cè)、右側(cè)路肩分別低0.18、0.24 ℃，碎石護(hù)坡路基左側(cè)、右側(cè)路肩分別低0.29、0.27 ℃，說明塊碎石護(hù)坡的降溫能力有限，對(duì)深層多年凍土未產(chǎn)生冷卻作用，但塊碎石護(hù)坡的修筑有利于緩解深部多年凍土的升溫，在一定程度上抑制多年凍土的退化。

2010—2012年塊碎石護(hù)坡路基、普通路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部0.5、2.0、10.0 m深度土體溫差見表3。由表3可見，與普通路基相比，塊石護(hù)坡加厚路基、碎石護(hù)坡路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部0.5、2.0 m深度處土體溫差存在不同程度的縮小，其中，塊石護(hù)坡加厚路基的縮小程度最大，在淺層緩解陰陽(yáng)坡效應(yīng)的能力最強(qiáng)；塊石護(hù)坡加厚路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部10.0 m深度處土體溫差大于普通路基，而碎石護(hù)坡路基小于普通路基，表明碎石護(hù)坡路基緩解陰陽(yáng)坡效應(yīng)的范圍大于塊石護(hù)坡加厚路基。封閉塊石護(hù)坡路基僅在0.5 m深度處起到消除陰陽(yáng)坡效應(yīng)的作用，且2.0、10.0 m深度處左側(cè)、右側(cè)路肩溫差均大于普通路基，說明封閉塊石護(hù)坡路基削弱陰陽(yáng)坡效應(yīng)的能力僅涉及淺表層區(qū)域，在三種塊碎石護(hù)坡路基結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)最差。由此可以看出，若塊碎石層的孔隙被風(fēng)沙或者積雪堵塞，其削弱陰陽(yáng)坡效應(yīng)的能力會(huì)大幅度降低。

表3 塊碎石護(hù)坡路基與普通路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部不同深度土體溫差 ℃

2.3 多年凍土上限變化

在多年凍土區(qū)，路基存在的主要病害為融化下沉，多年凍土上限變化常被作為評(píng)價(jià)路基穩(wěn)定性的重要指標(biāo)[32]。一般而言，若路基下部多年凍土上限發(fā)生抬升，則認(rèn)為該工程措施有利于路基的穩(wěn)定性，能夠保證其正常運(yùn)營(yíng)；反之，則認(rèn)為對(duì)路基的正常運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生負(fù)面影響。4種路基下部多年凍土上限的變化情況見圖7。

圖7 不同路基下部多年凍土上限變化

對(duì)于普通路基，右側(cè)路肩下部多年凍土上限顯著抬升，幅度超過1.0 m，左側(cè)路肩下部多年凍土上限未發(fā)生明顯變化，多年凍土上限表現(xiàn)出顯著的不對(duì)稱分布，或可導(dǎo)致路基發(fā)生差異性沉降及縱向裂縫，而塊碎石護(hù)坡路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部多年凍土上限均明顯抬升，減弱了陰陽(yáng)坡效應(yīng)所產(chǎn)生的影響。在路基下部土體地溫達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)后，封閉塊石護(hù)坡路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部多年凍土上限深度相差0.3～0.5 m，碎石護(hù)坡路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部多年凍土上限深度相差0.07～0.10 m，塊石護(hù)坡加厚路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部多年凍土上限深度相差0.03～0.04 m，認(rèn)為碎石護(hù)坡路基、塊石護(hù)坡加厚路基多年凍土上限具有較好的對(duì)稱性，能夠降低路基出現(xiàn)差異性變形的可能性。

2.4 土體熱狀態(tài)變化

為進(jìn)一步衡量塊碎石護(hù)坡對(duì)其下部深層多年凍土的影響，本文選取路基下部5.0～5.5 m深度范圍內(nèi)土體熱通量進(jìn)行分析。根據(jù)傳熱學(xué)原理[33]，一維垂直方向上進(jìn)入5.0～5.5 m深度范圍內(nèi)的熱通量q為

(1)

式中：λ為土層的導(dǎo)熱系數(shù)，取值為1.67 W/(m·K)[34]；ΔZ為土層厚度，取為0.5 m；T5.5、T5.0分別為土層5.5、5.0 m深度處的溫度值。將式(1)計(jì)算得到的熱通量對(duì)時(shí)間積分即可得到路基下部5.0～5.5 m范圍內(nèi)在一定時(shí)段內(nèi)的總熱量收支。

塊碎石護(hù)坡路基下部土體地溫變化達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后深層土體5個(gè)凍融周期的熱量收支情況見表4，其中第一個(gè)周期為2010年9月至2011年8月，依次類推。由表4可知，塊碎石護(hù)坡路基下部土體地溫進(jìn)入到相對(duì)穩(wěn)定階段后，深層土體一直呈現(xiàn)出明顯的吸熱狀態(tài)，吸熱量在第三個(gè)周期時(shí)達(dá)到最小，分別為3 628.80、2 514.24、1 555.20 kJ/m2。這表明，在降溫效果有限的情況下，多年凍土上限的抬升以及淺層土體溫度的降低在一定程度上消耗了深層土體的“冷量”，這種吸熱過程必然導(dǎo)致路基下部深層多年凍土溫度的升高以及退化，進(jìn)而影響路基的穩(wěn)定性[35]。

表4 塊碎石護(hù)坡路基下部深層土體熱量收支情況 kJ/m2

3 塊石護(hù)坡路基降溫機(jī)制及外界氣溫變化對(duì)路基下部多年凍土影響分析

塊碎石護(hù)坡路基的降溫效果與其降溫機(jī)理有關(guān)，其冷卻機(jī)理主要為空氣對(duì)流與隔熱保溫效應(yīng)的結(jié)合。塊石護(hù)坡路基的塊石層空隙較大，在冷、暖兩季均能形成空氣對(duì)流；但碎石護(hù)坡路基的碎石層空隙較小，在暖季碎石層的空隙中不易形成空氣對(duì)流，熱量主要以熱傳導(dǎo)的方式進(jìn)行，并且碎石層內(nèi)部空氣發(fā)揮了隔熱保溫作用，熱量傳遞效率遠(yuǎn)低于塊石護(hù)坡路基，較少的熱量傳入下部土體，隨著季節(jié)的更替變化，碎石護(hù)坡路基比塊石護(hù)坡路基更有利于“冷量”的累積。因此，在護(hù)坡路基中，碎石護(hù)坡路基對(duì)下部多年凍土的冷卻作用最強(qiáng)。

根據(jù)前文分析，普通路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部土體溫度、多年凍土上限差異較大，陰陽(yáng)坡效應(yīng)較為明顯，由此導(dǎo)致路基發(fā)生不均勻性變形的可能性增大，從而影響鐵路路基的穩(wěn)定性。路基兩側(cè)溫度場(chǎng)不對(duì)稱分布的原因主要在于路基左側(cè)、右側(cè)邊坡所吸收的太陽(yáng)輻射量不同，左側(cè)路肩處于陽(yáng)坡并吸收了大量的熱量，致使下部土體溫度明顯高于右側(cè)路肩，鋪設(shè)塊碎石層后，不僅對(duì)路基下部多年凍土產(chǎn)生降溫作用，而且路基兩側(cè)的陰陽(yáng)坡效應(yīng)也得到明顯改善。另外，塊碎石層厚度、邊界狀態(tài)以及粒徑大小均能夠?qū)β坊禍匦Чa(chǎn)生影響，塊石層加厚、開放的邊界狀態(tài)可增強(qiáng)自然對(duì)流強(qiáng)度、強(qiáng)化降溫效果、改善路基兩側(cè)地溫分布的不對(duì)稱性，從而對(duì)路基的長(zhǎng)期穩(wěn)定性產(chǎn)生有利作用；塊碎石粒徑的大小能夠影響塊碎石層內(nèi)的熱量傳遞效率，進(jìn)而決定了塊碎石“冷量”的積累程度。因此，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中必須考慮塊碎石層的厚度和粒徑，需確定最佳的塊石層厚度和粒徑范圍，使其最大程度的發(fā)揮降溫效果。

此外，外界氣溫變化對(duì)路基結(jié)構(gòu)的降溫效果也產(chǎn)生一定影響。北麓河站2004—2016年年平均氣溫的變化情況見圖8。從圖8中可以發(fā)現(xiàn)，在2004—2012年期間，年平均氣溫變化幅度較小，年平均升溫速率為0.02 ℃/a，在2012—2016年期間，年平均氣溫呈現(xiàn)明顯的升溫趨勢(shì)，升溫速率為0.34 ℃/a，其中冬半年氣溫變暖更加顯著，升溫速率為0.48 ℃/a。綜上所述，青藏高原年平均氣溫持續(xù)升高，或?qū)?dǎo)致塊碎石護(hù)坡路基降溫效果弱化，不利于路基下部多年凍土保護(hù)。

圖8 2004—2016年北麓河站年平均氣溫變化情況

2005—2015年間路基下部不同深度多年凍土的年平均降溫速率見表5。從表5可以看出，2005—2012年期間，封閉塊石護(hù)坡路基、塊石護(hù)坡加厚路基、碎石護(hù)坡路基下部淺層多年凍土區(qū)域的降溫速率分別為0.49、0.85、0.87 ℃/10 a，深層多年凍土區(qū)域升溫速率分別為0.69、0.60、0.56 ℃/10 a，發(fā)現(xiàn)在氣溫升溫不明顯情況下，路基下部淺層多年凍土受工程措施冷卻作用的影響，呈現(xiàn)出明顯的降溫過程。在2012年后，氣溫出現(xiàn)明顯升高，塊碎石路基下部土體地溫受氣溫升高所引起的負(fù)面影響開始顯現(xiàn)，塊石護(hù)坡加厚路基與碎石護(hù)坡路基邊界處于開放狀態(tài)，因而受氣溫升高影響較大，導(dǎo)致路基下部淺層土體出現(xiàn)升溫趨勢(shì)；封閉塊石護(hù)坡路基邊界處于封閉狀態(tài)，幾乎不受外界環(huán)境變化的影響，淺層區(qū)域依然保持著降溫趨勢(shì)。

表5 2005—2012年、2012—2015年路基下部不同深度多年凍土的年平均降溫速率 ℃/10a

綜上所述，塊碎石護(hù)坡路基降溫過程表現(xiàn)出較為明顯的階段性：第一階段，路基修筑初期，塊碎石護(hù)坡工程措施較強(qiáng)的冷卻作用，使得路基下部土體地溫快速下降；第二階段，土體地溫變化達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，塊碎石護(hù)坡路基降溫效果處于穩(wěn)定狀態(tài)；第三階段，路基修筑后8～9 a，塊碎石護(hù)坡路基仍然具有降溫效果，但降溫幅度呈減弱趨勢(shì)，其中，封閉塊石護(hù)坡路基受氣溫變化影響最小。

4 結(jié)論

(1)從土體地溫變化和熱狀態(tài)來看，封閉塊石護(hù)坡路基、塊石護(hù)坡加厚路基、碎石護(hù)坡路基中心下原多年凍土上限附近的降溫速率依次為0.39、0.45、0.47 ℃/10a，降溫深度分別約為4.5、4.8、5.2 m，深層多年凍土表現(xiàn)為吸熱狀態(tài)，其降溫效果僅限于路基下部淺層區(qū)域，其中以碎石護(hù)坡路基降溫效果最明顯。

(2)從左側(cè)、右側(cè)路肩下部土體地溫分布和多年凍土上限變化來看，普通路基左側(cè)、右側(cè)路肩下部地溫分布存在嚴(yán)重不對(duì)稱性，不利于路基穩(wěn)定性。塊碎石護(hù)坡路基能夠有效削弱下部土體的陰陽(yáng)坡效應(yīng)，塊石護(hù)坡加厚路基和碎石護(hù)坡路基下部土體地溫分布具有較好的對(duì)稱性，封閉塊石護(hù)坡路基僅涉及淺表層區(qū)域，在三種塊碎石護(hù)坡路基結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)最差。在淺層多年凍土區(qū)域，碎石護(hù)坡路基削弱陰陽(yáng)坡效應(yīng)的能力稍遜于塊石護(hù)坡加厚路基，而在深層多年凍土區(qū)域則正好相反。

(3)在工程活動(dòng)和外界氣溫變化的雙重影響下，塊碎石護(hù)坡路基結(jié)構(gòu)降溫過程存在階段性，分別為：第一階段，路基修筑初期，塊碎石工程設(shè)施較強(qiáng)的冷卻作用，使得路基下部土體地溫快速下降；第二階段，土體地溫變化達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，塊碎石護(hù)坡路基降溫效果處于穩(wěn)定；第三階段，路基修筑后8～9 a，塊碎石護(hù)坡路基降溫作用稍有減弱，但其降溫過程依然在繼續(xù)。