Ritininių kūgių branduolio cilindrai

Ritininių kūgių branduolių vamzdžiai yra specializuoti rotaciniai gręžimo įrankiai, skirti gauti atstovaujančius uolienų branduolių mėginius iš giliųjų pamatų taikymo, pirmiausia vertinant uolienų kišimo gylį ir požeminės charakteristikos nustatymą gilių kasimo ir gruntų gerinimo projektų metu. Šie įrankiai susideda iš cilindrinio vamzdžio su vidiniu branduolio vamzdžiu ir rotacinės galvos surinkimo, kuriame yra ritininiai kūgių grąžtai — paprastai trys sukantys kietos plieno arba volframo karbido antgaliai, įdėti su volframo arba deimanto įdėklais. Branduolio vamzdis sudaro struktūrinį sąsają tarp gręžimo stygos ir pjovimo galvos, leidžiančią išgautą uolienų medžiagą sugauti ir atgauti nepažeistą geologinei ir geotechninei analizei. Ritininių kūgių branduolių vamzdžiai taikomi įvairiose giliųjų pamatų metodologijose: diafragminių sienų statyboje, kur uolienų gylio ir kokybės nustatymas lemia kasimo palaikymą ir stulpų kišimo pajėgumą; sekantinių ir tangentinių stulpų sienose, siekiant patvirtinti uolienų kišimo gylį ir apkrovos sluoksnio charakteristikas; nutraukimo užuolaidose ir pralaidumo kontrolės struktūrose, siekiant įvertinti pralaidumą ir injekcijos zonas potencialiuose injekcijos horizontuose; ir preliminarių vietos tyrimų gręžime prieš didelį kasimą ar pamato stiprinimo darbus. Jų pagrindinė funkcija yra užtikrinti kontroliuojamą branduolio atkūrimą su dokumentuotu Uolienų Kokybės Nustatymu (RQD), vienakryptės suspaudimo stiprumo bandymais ir skilimo charakterizavimu, reikalingu projektavimo patvirtinimui ir statybos kokybės užtikrinimui. Veikimo principas remiasi rotaciniu sukimo momentu, taikomu gręžimo stygai, dėl kurio ritininiai kūgiai sukasi aplink branduolio vamzdžio ašį, tuo pačiu metu spaudžiant prieš uolienų paviršių. Pjovimo veiksmas yra daugiausia šlifavimas ir smulkinimas — atskiri kūgių dantys palaipsniui sulaužo uolienų medžiagą po ritininio kūgio grąžtu, leidžiant sužalotai medžiagai kristi į vidinį branduolio vamzdį. Gręžiant, pažengusi vamzdžio dalis po dalies sugautų uolienų koloną, kurią laiko gravitacijos veikimo branduolio gaudyklė (rutulinio arba krepšelio tipo), esanti vamzdžio apačioje. Kai pasiekiamas norimas branduolio ilgis (paprastai 3–10 metrų per važiavimą), visas surinkimas yra atgautas, o branduolys kruopščiai išimamas, matuojamas, registruojamas ir paruošiamas laboratoriniams bandymams pagal ISRM (Tarptautinė Uolienų Mechanikos Asociacija) standartus. Įrangos konfigūracijos apima standartines laidų sistemas (NQ, HQ, PQ matmenys, atitinkantys 47,6, 63,5 ir 85 mm branduolio skersmenis) ir tradicinius strypais pakabintus vamzdžius. Ritininių kūgių grąžtų dizainai skiriasi pagal uolienų kietumo klasifikaciją: minkštesnės formacijos naudoja karbido antgalius su didesniu kūgių atstumu, tuo tarpu labai kietoms arba abrazyvinėms uolienoms reikia volframo karbido mygtukų grąžtų su artimesne mygtukų tankio struktūra. Ilgalaikiai vamzdžiai storoms sluoksniams, padalinti vamzdžiai pagerintam mėginių išsaugojimui ir specializuoti orientuoti branduolio sistemos struktūrinei geologijai vertinti yra dažni variantai. Ritininių kūgių branduolių vamzdžių konfigūracijų pasirinkimas priklauso nuo numatomo uolienų stiprumo (UCS diapazonas), branduolio atkūrimo reikalavimų, nurodytų geotechninio tyrimo apimtyje, gręžimo biudžeto apribojimų ir suderinamumo su gręžimo įrenginio galia. Gręžėjai turi subalansuoti atkūrimo kokybę su gręžimo greičiu — agresyvus maitinimas padidina įsiskverbimą, tačiau kelia riziką sutrikdyti branduolio mėginius ir sumažinti jų kiekį; konservatyvi technika sumažina skilimą, tačiau prailgina projekto laiką. Taikytini standartai apima ISO 13311-1 (orientuoto branduolio ir uolienų masės charakterizavimas), DIN 4095 (Vokietijos standartas gręžimui ir branduolių gavimui) ir API (Amerikos Naftos Institutas) gaires, pritaikytas civilinės inžinerijos taikymams. RQD vertinimas vykdomas pagal ISRM rekomendacijas, o branduolio fotografija ir branduolio dėžės išsaugojimas dokumentuojami pagal ISO 14689 standartus.