Lo que necesitas es convertir en un objeto el arreglo que envías por AJAX de la siguiente manera:

    public function store(Request $request)
    {
        $array = $request->valores;
        $array = json_decode($a);
	    $array = (object) $array[0];
        dd($array->fecha);
    }

Siguiendo el ejemplo ya puedes guardar y manipular cada variable como desees:

    .....  
    $fecha = $array->fecha;
    $operador = $array->operador;
    .....