Cilindri de miez cu conuri rotative

Barilele de foraj cu conuri rotative sunt unelte specializate de foraj rotativ concepute pentru a obține mostre reprezentative de miez de rocă din aplicații de fundații adânci, în principal pentru evaluarea socket-urilor de rocă și caracterizarea subsolului în proiecte de excavație adâncă și îmbunătățire a solului. Aceste unelte constau dintr-un cilindru cu un tub de miez intern și un ansamblu de cap rotativ echipat cu burghie cu conuri rotative - de obicei, trei conuri din oțel întărit sau din carburi de tungsten, înfipte cu inserții din tungsten sau diamant. Barilul de miez formează interfața structurală între stringul de foraj și capul de tăiere, permițând captarea și recuperarea intactă a materialului de rocă extras pentru analize geologice și geotehnice. Barilele de foraj cu conuri rotative sunt aplicate în multiple metodologii de fundații adânci: în construcția zidurilor de diafragmă, unde determinarea adâncimii și calității rocii dictează suportul pentru excavație și capacitatea socket-urilor de piloni; în zidurile de piloni secante și tangent, pentru a verifica adâncimea socket-urilor de rocă și caracteristicile stratelor de suport; în cortinele de întrerupere și structurile de control al infiltrațiilor, pentru a evalua permeabilitatea și zonele de absorbție a cimentului în orizonturile potențiale de cimentare; și în forajele de investigație preliminară înainte de lucrări majore de excavație sau consolidare. Funcția lor principală este furnizarea unei recuperări controlate a miezului cu o documentație a Designației Calității Rocii (RQD), teste de rezistență la compresiune uniaxială și caracterizarea fracturilor necesare pentru verificarea proiectului și asigurarea calității construcției. Principiul de operare se bazează pe cuplul de rotație aplicat stringului de foraj, determinând conurile rotative să se rotească în jurul axei barilului de miez în timp ce sunt împinse împotriva feței de rocă. Acțiunea de tăiere este în principal de măcinare și zdrobire - dinții individuali ai conului rup progresiv materialul de rocă de sub burghiul cu conuri rotative, permițând materialului fracturat să cadă în tubul interior al miezului. Pe măsură ce forajul progresează, secțiunea avansantă a barilului, secțiune cu secțiune, capturează coloana de rocă, care este reținută de un captor de miez acționat prin gravitație (tip bilă sau coș) poziționat la baza barilului. Odată ce lungimea dorită a miezului este obținută (de obicei 3–10 metri pe tur), întregul ansamblu este recuperat, iar miezul este extras cu atenție, măsurat, înregistrat și pregătit pentru teste de laborator conform standardelor ISRM (Societatea Internațională pentru Mecanica Rocilor). Configurațiile echipamentului includ sisteme standard de cablu de foraj (dimensiuni de calibru NQ, HQ, PQ corespunzătoare diametrelor de miez de 47.6, 63.5 și 85 mm) și barile suspendate convenționale. Proiectele burghielor cu conuri rotative variază în funcție de clasificarea durității rocii: formațiunile mai moi utilizează inserții cu vârf din carburi cu un spațiu mai mare între conuri, în timp ce rocile extrem de dure sau abrazive necesită burghie cu butoane din carburi de tungsten cu o densitate mai mare a butoanelor. Barile de lungime extinsă pentru straturi groase, barile cu tuburi divizate pentru o păstrare îmbunătățită a mostrelor și sistemele specializate de miez orientat pentru evaluarea geologiei structurale reprezintă variante comune. Selecția configurațiilor barilelor de foraj cu conuri rotative depinde de forța de rezistență a rocii anticipată (intervalul UCS), cerințele de recuperare a miezului specificate în domeniul de investigație geotehnică, constrângerile bugetului de foraj și compatibilitatea cu puterea de ieșire a utilajului. Forajele trebuie să echilibreze calitatea recuperării cu viteza de foraj - alimentarea agresivă crește penetrarea, dar riscă perturbarea și reducerea mostrelor de miez; tehnica conservatoare minimizează fracturarea, dar extinde termenul de finalizare al proiectului. Standarde aplicabile includ ISO 13311-1 (caracterizarea miezului orientat și a masei de rocă), DIN 4095 (standard german pentru foraj și extragere), și liniile directoare API (Institutul American al Petrolului) adaptate pentru aplicații în inginerie civilă. Evaluarea RQD urmează recomandările ISRM, cu fotografii ale miezului și păstrarea cutiilor de miez documentate conform standardelor ISO 14689.