Jezgre sa valjkastim konusima

Barelovi sa valjcima su specijalizovani alati za rotaciono bušenje dizajnirani da dobiju reprezentativne uzorke stene iz aplikacija dubokih temelja, prvenstveno za procenu stenskih utičnica i karakterizaciju podzemlja u projektima dubokih iskopavanja i poboljšanja tla. Ovi alati se sastoje od cilindričnog bara sa unutrašnjim jezgrom i rotacionom glavom opremljenom valjcima sa konusnim vrhovima—obično tri rotirajuća konusa od kaljenog čelika ili volfram karbida sa umetkom od volframa ili dijamanta. Barel formira strukturni interfejs između bušaćeg niza i rezne glave, omogućavajući da se izvučeni stenski materijal uhvati i vrati netaknut za geološku i geotehničku analizu. Barelovi sa valjcima se primenjuju u više metodologija dubokih temelja: u izgradnji dijafragmatskih zidova, gde određivanje dubine i kvaliteta stenskog sloja diktira podršku za iskop i kapacitet utičnice stubova; u zidovima od sekantnih i tangencijalnih stubova, da bi se proverila dubina utičnice i karakteristike nosivog sloja; u preprekama za iskop i strukturama za kontrolu prodora, da bi se procenila propusnost i zone uzimanja maltera u potencijalnim horizontima za injektiranje; i u preliminarnim ispitivanjima lokacije pre velikih iskopavanja ili potpornih radova. Njihova primarna funkcija je obezbeđivanje kontrolisanog vraćanja jezgra sa dokumentovanim Kvalitetom Stene (RQD), testiranjem jednoosnog pritiska i karakterizacijom fraktura potrebnom za verifikaciju dizajna i osiguranje kvaliteta gradnje. Operativni princip se oslanja na rotacioni obrtni moment primenjen na bušaći niz, uzrokujući da se valjci okreću oko ose bara dok se pritisnu protiv stenske površine. Akcija rezanja je prvenstveno brušenje i drobljenje—pojedinačni zubi konusa progresivno razbijaju stenski materijal ispod valjkastog vrha, omogućavajući da frakturisani materijal padne u unutrašnju cev jezgra. Kako bušenje napreduje, napredujući deo bara sekcija po sekciju hvata stensku kolonu, koja se zadržava gravitacionim hvatačem jezgra (tip lopte ili korpe) postavljenim na dnu bara. Kada se postigne željena dužina jezgra (obično 3–10 metara po prolazu), cela sklop se vadi, a jezgro se pažljivo izvadi, izmeri, evidentira i pripremi za laboratorijska ispitivanja prema ISRM (Međunarodna asocijacija za mehaniku stena) standardima. Konfiguracije opreme uključuju standardne sisteme sa žičanom linijom (NQ, HQ, PQ dimenzije koje odgovaraju prečnicima jezgra od 47,6, 63,5 i 85 mm) i konvencionalne barele suspendovane na šipkama. Dizajni valjkastih vrhova variraju prema klasifikaciji tvrdoće stene: mekše formacije koriste umetke sa vrhom od karbida sa većim razmakom između konusa, dok ekstremno tvrda ili abrazivna stena zahteva vrhove od volfram karbida sa bližom gustinom dugmadi. Produženi bareli za debele slojeve, bareli sa razdvojenim cevima za poboljšano očuvanje uzoraka i specijalizovani sistemi orijentisanih jezgara za procenu strukturne geologije predstavljaju uobičajene varijante. Izbor konfiguracija barela sa valjcima zavisi od očekivane čvrstoće stene (raspon UCS), zahteva za vraćanjem jezgra navedenih u opsegu geotehničkog istraživanja, ograničenja budžeta za bušenje i kompatibilnosti sa snagom opreme. Bušači moraju balansirati kvalitet vraćanja sa brzinom bušenja—agresivno hranjenje povećava penetraciju, ali rizikuje uznemiravanje uzorka jezgra i smanjenje; konzervativna tehnika minimizira frakture, ali produžava vremenski okvir projekta. Primjenjivi standardi uključuju ISO 13311-1 (orijentisana jezgra i karakterizacija stenskih masa), DIN 4095 (nemački standard za bušenje i uzorkovanje) i API (Američki institut za naftu) smernice prilagođene civilnom inženjerstvu. Procena RQD sledi preporuke ISRM, sa fotografijom jezgra i očuvanjem kutija za jezgro dokumentovanim prema ISO 14689 standardima.