在发生地面沉降的地方，都有一个由厚层、未固结或弱固结的松散沉积物所组成的含水层——限制层^[1]系统。

含水层上覆地层的垂直总应力是恒定的，此应力一部分由含水层颗粒骨架承受，称其为有效应力；另一部分由水承受，称其为孔隙水压力。孔隙水压力是从各个方向等量施加于每个颗粒上的，不会造成颗粒间相互压缩。地层压缩是有效应力引起的。

当过量开采承压水时，如含水层从外界得不到充分补给，承压水位将迅速下降。承压水位下降既作用于含水层，也作用于限制层，但是作用性质、作用过程和作用结果都是不同的。

抽取承压水时，承压水位下降引起含水层中孔隙水压力下降，此降低值转化为有效应力的增量。承压含水层是封闭体，服从巴斯噶定律，在各个深度有效应力的增量均相等。含水层（砂砾石层）的压缩系数很小，因此，由有效应力增量引起的压缩量很小。含水层变形与抽水降压同时进行，变形速度很快。一般当压力恢复原状时，变形也随之而消失，因此含水层变形为弹性变形。(www.daowen.com)

承压水位下降，也使粘土层中的孔隙水压力降低，有效应力增加，引起限制层固结压缩，固结过程中限制层析出的水向含水层渗流。限制层中有效应力的增量在深度上各处不等，从限制层与含水层接触处的最大值（等于含水层有效应力的增量）向上逐渐减小至限制层的水面处为零。限制层（粘性土层）的压缩系数要比含水层大一个至两个数量级，所以限制层的压缩量要比含水层大得多；限制层的水力传导率比含水层小若干数量级，所以随着排水而发生的固结压缩过程也就比含水层缓慢得多。限制层变形是塑性变形，在水压力恢复原状时，变形保持而不能恢复。

综上所述，从地层中抽取地下水，使得水压下降，引起地层压缩，从而出现地面沉降，含水层的固结压缩量大大低于限制层的固结压缩量。因此可以得出结论，限制层固结压缩是地面沉降的主要原因，同时含水层压缩也可能有些影响。

虽然开采地下水会引起地面沉降，但是，不同城市地面沉降的特点却不相同，究其原因，除地下水开采强度外，限制层的粘粒（＜0.005mm的颗粒），矿物成分对地面沉降幅度有重要的影响。室内试验表明，在同一级压力和初始含水量相近的条件下，粘性土随着粘粒含量增大，其压缩量显著增大；相反粘性土层中的砂粒含量越多，其压缩量越小，室内试验还表明，粘性土随着亲水矿物的含量增大，其压缩量也显著增大。粘土矿物中蒙脱石的亲水性最强，伊利石次之，高岭石最弱。