通过测量平均粒径为1,2,3和5 cm的天然碎石层的反射率,以揭示影响碎石层反射率的主控因子。为了提高碎石层的反射率,将不同粒径骨料均匀涂上高反射率材料,并将实测碎石层表面的反射率与采用ASTM E1918A规范计算结果进行对比。研究发现:ASTM E1918A规范计算值是文中模型的一个特例。当太阳辐射瞬时强度值变化小于20 W/m2,模型计算的反射率与ASTM E1918A计算值的偏差在0.00～0.03。由于碎石层表面粗糙度,其反射率总比新鲜碎石平面的反射率低0.10～0.25,且随着骨料粒径的增大,天然碎石层的反射率逐渐降低。因为从表面散射反射的光子重新回到表面的概率增大,加剧了碎石孔隙间的多重反射,从而降低了反射率。经喷涂高反射率材料后,可将碎石层反射率从0.262提高至0.433,提高幅度在0.10～0.20。提高碎块路基的反射率可以有效地降低路基边坡温度,有利于保护冻土路基的稳定性。
用透水土工布包裹道砟碎石填筑的截排水纵向盲沟,是哈尔滨-大连高速铁路(简称哈大高铁)在大开挖路堑段采用的重要的防冻胀工程措施.由于碎石层在顶部温度较低时,其中发生对流换热过程而强化对其下部土体的降温作用,可能导致盲沟底部冻结而影响其防冻胀效果.通过数值仿真软件分析了排水盲沟的温度状况,结果表明:对于哈大高铁的气温环境,在不考虑积雪影响的条件下,将发生盲沟底部排水管冻结积冰,影响纵向盲沟防冻胀效果的问题.在盲沟顶土层中加设0.1 m保温板能够提高盲沟底部的最低温度,推迟起始冻结时刻,缩短冻结时长,但不能完全避免盲沟底部排水管的冻结问题.在有表层保温板的条件下,在盲沟底部换填砂层虽然不能提高盲沟碎石层的温度,但却能有效提高盲沟底部的温度.复合措施可以有效解决盲沟底部冻结的问题.
分析表明路堤尺寸、形状和边界形式对碎石路堤自然对流效应的发生有显著影响,需要根据具体工程要求来确定路堤的压力边界条件。对4种压力边界情况的碎石路堤自然对流进行了数值计算,显示透气边界的碎石路堤自然对流降温效应为最强。最后,通过引入自然对流指数,提出了实际冻土路堤碎石层填筑高度的确定方法,具体给出了粒径为2cm4cm、4cm6cm、6cm8cm和8cm10cm的碎石层填筑高度,并对粒径为6cm8cm的碎石层填筑高度进行了实验验证,结果表明,通过自然对流指数所确定的碎石层高度对实际冻土路堤工程的设计具有参考价值。