Activité du glissement de terrain de Morne Macroix (Martinique)

caractérisée par comparaison de MNT Lidar métriques aéroportés

Aude Nachbaur*, Thomas Dewez+, Léa Douris*, Audrey

Hohmann+, Laure Fossorier° * BRGM, Martinique, France

+ BRGM, Orléans, France ° DEAL Martinique, France

Problématique propre à la gestion des glissements en Martinique

> Un territoire fortement exposé au glissement de terrain • Formation géologique altérée propice au

glissement • Facteur déclenchant : pluie et séisme

> Les difficultés propre à la gestion des

risques • Beaucoup de glissements de terrain

menaçant des enjeux. Priorisation des actions à mener

• Pratiquement aucune instrumentation/suivi, donc généralement peu de données

• Limite de l’observation de surface pour suivre l’activité de glissement lent, en particuliers dans ce contexte végétalisé tropical

Le cas étudié

> Le glissement de Morne Macroix, commune de Sainte Marie

Morne Macroix, Commune Sainte Marie

Contexte > Un glissement de terrain d’un million de m3

• Géologie : Dépôts pyroclastiques argilo-ponceux altérés de 25 à 35 m d’épaisseur, reposant sur des basaltes

• Surface de rupture située à plus de 20 m de profondeur • Un des facteurs déclenchant serait le sapement en pied par la rivière

Æ Peu d’investigation, analyse essentiellement basée sur les observations de surface

Contexte > Un glissement de terrain menaçant des enjeux

• Premier signe d’instabilité en 1984. Réactivation en 1998, en 2002 et en 2004 • Procédure d’ expropriation d’une quarantaine d’habitations initié en 2001 • Enjeux menacés aujourd’hui :

La route départementale en tête Les personnes qui évoluent

sur le glissement

Les habitations situées en aval du glissement

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Contexte

Problématique propre au glissement de Morne Macroix

> Les besoins des Services de l’Etat : • Confirmer l’activité de ce glissement (car peu

d’indices tangibles sur le terrain 10 après), pour appuyer la procédure d’expropriation toujours en cours et prévenir le réinvestissement des terrain, forts facteurs d’accentuation des risques aux Antilles

• Envisager un dispositif de surveillance a terme par rapport au risque d’embâcle

> Les objectifs de l’étude conduite par

le BRGM : exploiter les données disponible pour • Prouver que ce glissement est toujours actif • Evaluer la potentialité technique de la

comparaison des MNT Lidar métriques aéroportés dans ce contexte végétalisé tropical

Méthode

> MNE/MNT 2010 • Litto 3D de l’IGN • Couverture régionale • Grilles d’altitude 1 m x 1 m de la surface

(MNE) et du sol nu (MNT) par détourage et interpolation des taches de végétation

• 2 pts/m² • Précision altimétrique < 15 cm • Mi-fév à mi-mars 2010

> MNT 2013 • Campagne lidar héliportée (Hélimap) • Couverture locale • 35 pts/m² • Grilles d’altitude 1 m x 1 m

du sol nu (MNT) • Précision altimétrique < 5 cm • Nov 2013

> Exploitation de deux levés topographiques lidar aériens acquis à 3 ans d’intervalle sur la zone: Litto3D de l’IGN, acquis en 2010 et un levé héliporté spécifique acquis par la DEAL en novembre 2013.

MNT du Litto 3D

MNT de Hélimap

Méthode

MNE du Litto 3D

> Le MNT du Litto3D ne s’avère pas exploitable (nombreuses facettes triangulaires sans signification physique correspondant à l’interpolation d’altitude à travers les zones de végétation).

> Utilisation nécessaire du MNE du Litto3D plutôt que le MNT

> Pour cela, filtrage de la grille de MNE Litto3D pour isoler les pixels de sol nu, les seuls comparables avec le MNT de 2013

> Selon le critère : altitude(MNE) = altitude(MNT)

> Calage d’un seuil de bruit pour choisir les pixels de sols nu sur le MNE

> L’endroit où ce seuil peut être trouvé sans ambiguïté se trouve au niveau de la route qui traverse la zone d’étude et sur laquelle altitude(MNE) = altitude(MNT) Distribution statistique de la différence

altimétrique MNE/MNT sur un sol nu (la route)

Résultats

> Quantification des mouvements verticaux par analyse comparative faite sur les pixels sans végétation (34%)

> Carte brute de la différence entre MNT 2013 – MNE 2010

Æ

Autres méthodes complémentaires testées

> Essai de quantification des déplacements horizontaux par corrélation d’image. La technique reste prometteuse mais exige des données d’entrées de qualité comparable.

> Analyse géomorphologique de la position des ruptures de pente, sur les deux MNT ÆEcart planimétrique de 2 à 7 m constatée entre 2010 et 2013 ÆEn limite de résolution

2010 2013

Résultats vis-à-vis de la demande des Services de l’Etat

> Entre 2010 et 2013, le glissement de terrain est toujours actif, ce qui ne peut être mis en évidence par de simples observations de terrain

> Cependant, la dynamique observée entre 2010 et 2013 apparait plus comme des réajustements/glissements indépendants au droit des cicatrice d’arrachement qu’en un mouvement d’ensemble

> Les amplitudes de déplacement vertical détectée peuvent dépasser le mètre

> Ces précisions permettront d’améliorer le dispositif de suivi actuellement en place en l’adaptant à la cinétique du mouvement et à sa variabilité spatiale

Conclusions

> Il ressort que les données lidar diachroniques sont adaptées pour donner une vision spatialisée et quantifiée de l’activité d’un mouvement de terrain en milieu tropical semi-dégagé.

> L’étude a montré par ailleurs que la fiabilité de cette information était largement améliorée en la complétant par l’analyse géomorphologique des escarpements

> Cette étude fait ressortir que la densité des levées lidar Litto3D de l’IGN (2 points/m²) n’est pas suffisante pour pénétrer sous la canopée tropicale et y restituer l’altitude du sol. La densité de 35 points/m² des levées lidar héliporté de 2013, y parvient pour un maillage raster de 1x1m².

Merci de votre attention…

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> Limite de l’observation de surface pour mettre en évidence l’activité d’un glissement lent, en particuliers dans ce contexte végétalisé tropical

> Suivi ponctuel mis en place

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15 bornes béton réparties sur l’emprise du glissement

Un système poids-poulie, en tête,

pour mettre en évidence l’enfoncement du

terrain

Contexte

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Mont Conil (0,5 Ma) - Montagne Pelée : (300 000 ans à aujourd’hui) Æ nuées ardente, ponces

Morne Jacob (5 à 2 Ma) Æ hyaloclastite, andésite

Presqu’Ile des Trois Ilets (9-0,5 Ma) Æ Variée

Chaine du Vauclin-Pitault (17-15 Ma): Æ hyaloclastites, pillows-lava

L’arc ancien (24 Ma) Æ lave hydrothermalisée et calcaire

Pitons du Carbet (1,2 à 0,7 Ma)

Æ andésite et dacite

Biais constaté

> Différence altimétrique sur 106 points fixes dans le temps (la route, en vert sur la carte) : biais altimétrique de 39 cm

> Comparaison de l’altitude du MNE Litto 3D et du MNT Helimap avec celle de 5 repères topographiques, indépendante des levés lidar (1 borne IGN RN N. BC-39 + 4 points levés par un géomètre)

> Résultat sur ces 5 repères topographiques : Le MNT2013 estime correctement l’altitude avec un biais de -4 cm. Le MNE Litto3D surestime l’altitude vraie de +33.8 cm et l’altitude du MNT 2013 de +37.4 cm

Le dispositif de suivi installé par le BRGM en 2012

• Dispositif pour suivre les déformations en profondeur • Deux inclinomètres, pour mesurer la déformation du sous-sol • Deux piézomètres, pour mesurer le niveau de l’eau

• Dispositif pour suivre les déformations de la surface :

• Deux extensomètres, pour mettre en évidence l’avancée des terrains • Un réseau de bornes en béton, dont on suit le déplacement • Un système poids-poulie, pour mesurer l’enfoncement du terrain

Piézomètre

Extensomètre

Inclinomètre

Dispositif de suivi en profondeur

Deux inclinomètres, qui mesurent la déformation des terrains via la déformation d’un tube de PVC, ancré à 30 m de profondeur.

Dispositif de suivi en profondeur

Deux piézomètres, qui mesurent le niveau d’eau dans les terrains

Dispositif de suivi en surface Deux extensomètres, pour mettre en évidence l’avancée des terrains grâce à le mesure

de l’extension d’un câble en acier, ancré à 30 m de profondeur

Extensomètre

Câble d’acier

Forage au fond duquel le câble est

ancré

Dispositif de suivi en surface 15 bornes béton réparties sur l’emprise du glissement et en dehors, dont on suit le déplacement (position levée régulièrement par un géomètre)

Un système poids-poulie, en tête,

pour mettre en évidence l’enfoncement du

terrain

À quoi cela a-t-il servi, et servira t’il ?

• En janvier 2012 : les mesures sur les inclinomètres ont montré que le glissement était toujours actif

• À partir d’aujourd’hui, poursuite du suivi du glissement : • Mesure régulière de la position des bornes béton pour suivre leur

déplacement • Mesure de l’enfoncement du glissement grâce au dispositif de poulie et

aux mesures des extensomètres • Enregistrement de l’évolution de la nappe d’eau en continu

ÆSouhait de l’appui des ST de la Mairie

ÆDes volontaires pour participer au suivi ?