碎石封层是国内外广泛采用的一种沥青路面预防性养护技术。在进行碎石封层配合比设计时，原路表面硬度等级是确定碎石粒径及沥青洒布率的关键因素。原路表面硬度等级可根据原路面的沥青针入度或原路表面的贯入深度进行划分。小球贯入试验（Ball Penetration Test）用于测量高温季节时原路表面在冲击荷载作用下钢球的贯入深度，以此评价原路表面的软硬程度，该试验结果是路表面在冲击荷载作用下的塑性变形。本文运用ANSYS动力分析中的瞬态动力分析，建立沥青路面的层状半空间弹塑性模型，并对钢球冲击路表面的过程进行数值模拟，采用动态设计参数（动态模量），研究冲击荷载作用下沥青路表面温度达到夏温时的塑性变形。结果表明，理论计算结果基本正确，满足工程技术要求，采用的材料参数基本合理，所建立的非线性弹塑性本构模型有效。本文的计算方法与结果可用于指导碎石封层的配合比设计及原路面硬度等级确定的试验检验方法。