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通过变渗透率无量纲控制方程的有限元数值方法分析了多年冻土区碎石路堤孔隙空气对流降温效应的发生机理和演化过程．分析表明，碎石路堤的对流降温效应是从两个边坡最先开始形成，逐渐向路堤中间区域发展，随着等温线偏离热传导温度分布位置的畸变程度不断加重，碎石路堤冬季对流降温效果也不断增强．分别给出了在边坡区域和路堤中间区域开始形成自然对流的最小临界Rayleigh数．分析了碎石路堤发生冬季自然对流降温效应的影响因素，并从理论上明确了抛石护坡、碎石护道是确保多年冻土区路基稳定性的有效工程措施．