在荷载作用下，除坚硬岩石外，任何土体都会发生沉降。沉降一般由两个原因产生：土体压实，即由于孔隙中的空气或水被排出而使体积减小；以及由于土体固体颗粒滑移而在基础边缘发生的_土体侧向挤出_。
由于压实引起的土体沉降 由基础荷载造成的弹性和塑性变形组成，在卸载时土体会部分恢复到原状。
因侧向挤压引起的沉降 只包括塑性变形，在卸载时土体不会恢复到原始状态。这种情况最常出现在地表以下埋深较浅的小型基础中。同样，在含水量很高且内摩擦角较小的土体中，也会发生土体的侧向挤压。
鉴于土体允许承载力取在弹塑性变形区，沉降计算仅按荷载作用下土体孔隙减小量进行，而由土体侧向挤出的沉降则予以忽略，认为其微不足道。
由于天然土体中的孔隙总是或多或少充满水分，因此压实引起的沉降取决于土的渗透性。由此，荷载作用下的土体沉降实际上是一种流体动力学现象，因为沉降过程取决于孔隙水排出的速度，而土的渗透性在其中起着最大作用。
无黏性土，如砾石和砂，具有较大的孔隙，因此其渗透性很大，在基础荷载作用下孔隙水会迅速被挤出。因此，在无黏性土中，基础在荷载作用下的沉降进行得很快，通常在施工期间或其后不久就已完成。因此，很少计算无黏性土中基础的沉降。
粘性土具有细小孔隙，其渗透性较小，在基础荷载作用下孔隙水被挤出的过程可能持续很久，对于某些细粒黏土甚至长达数十年。此外，由于粘性土的总孔隙率明显大于非粘性土，粘性土的沉降也大得多。
对于孔隙部分充满空气、部分充满水的黏性土，首先会因孔隙中的空气被压实而发生沉降，而含水量保持不变；随后则因孔隙中的水被挤出而发生沉降。在土体受到自重和基础使用荷载作用的静力加载下，这两类沉降都会发生，但沉降的时间过程不同。
此外，还有其他引起土体沉降的原因，例如地下水位长期下降、土体成分的化学变化以及土中的其他扰动。
沉降研究包括预先计算沉降量，这一工作依据土样的实验室测试和沉降观测进行，后者在建筑施工期间以及其后一定时间内实施。
基础中心荷载下的沉降计算
设想基础底座位于由多个不同层组成的土体中，例如底座下方有砂层 H0，即 H1，其下为厚度为 H2 的黏性土层、厚度为 H3 的细粒黏土层，再下方为较厚的密实砾石层，地下水位为 NPV（图 1a）。
为计算沉降，需要绘制土自重引起的应力图（见图 1b 左图）以及基础附加荷载引起的应力图（见图 1b 右图）。土自重引起的应力图可由各层厚度 Σ_H_ 及其体积重 γ 得出。若砂土的体积重为 γ1，水下砂土为 γ’1，水下黏性土为 γ’2,，水下黏土为 γ’3，则由土自重产生的土中压应力为（见图 1）
γ1 · H’; γ’1 · H’’; γ’2 · H2; γ’3 · H3;
荷载作用引起的应力图可通过按某种已知方法计算得到，例如按 Steinbrenner 法或 Newmark 法，针对基础下不同深度进行计算。
如果用 P 表示基础荷载，A 表示其与地基接触的面积，γ1 表示在距地表以下基础埋深 t 处土体的容重，则基础的单位面积荷载为 P/A，而同一深度处土体的自重为 γ1t。为了得到基础荷载引起的土体附加荷载，应从基础荷载 P/A 中减去土体自重压力 γ1t，因此土体的附加荷载为
p0 = P/A – γ1t.
在同一深度 t 上，土体自重引起的应力 γ1t 也在起作用，因此该深度上的总应力为 (P/A – γ1t) + γ1t, 其中在建筑物建造之前，已完成了应力为 γ1t 的土体固结。
图 1。中心荷载条件下基础沉降计算
然而，如果基础上部的一部分被土回填（图 1c），则应考虑回填土的荷载 2_Q_，因此在这种情况下附加荷载为
_P+2_Q/A – γ1t.
条形基础的 A = b x 1,0 m，适用于 1 m’ 的基础。
沉降计算应针对可压缩土体所有土层进行，直至基础荷载影响深度。过去认为，建筑荷载的影响边界是应力强度 ≥ 10% p0 所能达到的深度。如今通常认为，这一边界位于附加荷载应力 pz 等于自重应力 20% 的深度：pz = 0,2 ·γ_Σ_H。在此深度以下不计算沉降。按另一条经验规则，建议对深度达 2_b_ 至 3_b_ 的土层进行沉降计算，其中 b 为基础宽度。若末端为图 1a 所示的砾石层，则在沉降计算中不予考虑，因为其在基础荷载作用下的沉降很小，并在施工期间即可完成。
在基础底板下方深度 z 处，由于土体自重存在压应力 pg（图 1b），其中也考虑了浮力的影响。这个初始压应力再加上由建筑荷载作用在同一深度产生的压力 pz。因此，在基础底板下方深度 z 的任一点 M 处，总压应力为 pn = pg + pz。
在附加荷载作用下，土体会沉降并发生侧向变形。如果忽略侧向变形，因为其相对较小，并且在弹塑性变形区土体允许承载，则可认为沉降计算是基于在固结仪中的压缩试验进行的，试样取自土中所观察点所在区域且保持原状，由此试验可确定土的压缩模量 Ms。
根据胡克定律，我们有
Δ_s_ = pz/Ms,
其中 Δ_s_ 为单位层厚的特定沉降，pz 为附加荷载作用下土层深度 z 处的应力。
如果假定层厚 dz 足够小，以便可将 pz 和 Ms 视为常数，则基本沉降将为
Δ_s dz_ = pz/Ms dz.
厚度为 H 的土层总沉降将为
如果 pZ 和 MS 对于厚度为 H 的层保持恒定，则有
s = pz/Ms · H.
实际上，对于厚度为 H1 的层，pz 和 Ms 并非常数，而是采用它们在点 M 的平均值。
土的压缩模量 Ms 需通过实验室方法对每一层分别确定。对于正常固结土，模量 Ms 由初始压缩图确定，其中总荷载为 σ2 = pg + pz；σ1 = pg = Σ_γt,_ 附加荷载 Δ_σ_ = σ2 – σ1 = (pg + pz) – pg，相应的相对压缩值为 Δ_h2_/h 和 Δ_h1_/h，因此
然而，如果是超固结黏土，则压缩模量根据次级压缩图确定。由图 2 的示例可得：
图 2。根据相对压缩图确定土体压缩模量
由上可知，超固结黏土的沉降将远小于正常固结土的沉降。
基础刚度对沉降的影响
尽管实际上不存在完全弹性的地基，即某一点的沉降完全独立于相邻点的沉降，但在沉降计算中仍区分 弹性 和 刚性地基。
弹性基础，指石块抛填和堆体，在均匀荷载作用下，会使不同点产生不同的沉降。因此，对于这类基础，沉降计算不是针对整个受荷面积进行，而是针对其各个点进行：角点 A、B、C 和 D，边中点 E、F、H 和 J，以及矩形面积中心点 G（图 3）。在均匀荷载下，点 B、C 和 D 的沉降与点 A 相同，点 H 的沉降与点 E 相同，点 J 的沉降与点 F 相同，适用于同一组成的土体。
图 3。 荷载表面各点沉降计算
为了计算荷载面下任一点 G 的沉降，将矩形 ABCD 分成四个较小的矩形，G 点的沉降等于各分割矩形所引起的沉降之和。
刚性基础 的沉降方式与弹性基础不同，因为其各点不能分别发生沉降。因此，刚性基础的沉降作为一个整体来计算，并根据刚度程度以不同方式求出平均沉降值，因为基础的刚度决定了基础底面压力的分布。
对于方形或较小矩形的刚性基础，当 a < 2_b_ 时，计算中点 G 的沉降 sG，并取基础的总沉降 s = 3/4 sG。对于长矩形或条形刚性基础，则计算端点 E、中点 G 以及沿基础底板长轴、位于两者间距一半处的点 M 的沉降，并取其平均值。
Van Hamme 认为，对“特征点 P”的沉降计算更为准确，该点距中性轴的距离为
从中间轴线起。根据 Van Hamme 的观点，基础某些特定点的沉降与基础底部的应力分布方式无关。对于这些点，沉降可在假定基础底部应力分布均匀的情况下计算。对于承受均布荷载的刚性基础底板，尽管其底部应力分布不均匀并向底板边缘增大，基础底板的沉降仍等于特征点 P 的沉降。位于特征点 P 下方深度 z 处、长为 a、宽为 b 的矩形面在均布荷载 p0 作用下的应力，可借助 Jelinek 编制的表 1 计算。
特征点 P 下深度 z 处的应力 σzP 为 σzP = (σz/p0)·p0，其中 p0 为土的附加荷载。
表 1。基础底板特征点 P 下方应力的 σz/p 值，取决于深度 z 与宽度 b 的比值，以及基础底板长度 a 与宽度 b 的比值_
基于土体孔隙比变化的沉降计算
若将 e0 记为从土层中取出的未扰动试样的孔隙比，将 ei 记为该试样在压应力 σ1 作用下于固结仪中完成固结后的孔隙比（图 4a），则荷载 Δ_σ_ 作用下土体初始体积的减小对应于孔隙率的减小，即土体孔隙比的变化
Δ_e_ = e0 – e1
图 4。基于土体孔隙比变化的沉降计算
土样的初始体积为
特定沉降 Δ_s_，即单位体积土的沉降 1+e0 为
Δ_s_ =(e0–e1) / (1+e0)
厚度为 dz 的基本层沉降如图 4b 所示
Δ_s_ dz=(e0–e1) / (1+e0) dz
厚度为 H 的土层的沉降将为
如果设 p 为深度 z 处由土自重产生的应力，对应于固结仪中的荷载 σ0，Δp 为由建筑物引起的土附加荷载产生的应力，对应于固结仪中的荷载增量 Δ_σ_，p1 为土自重和附加荷载共同作用下的总应力，对应于固结仪中的总荷载 σ1，则前式可写为
如果用 A 表示土体附加荷载所产生的应力图面积，A = Δ_pH_（图 4b 中的阴影面积），其中 Δ_p_ 为土体中层处附加荷载引起的应力
a=Δ_e_/Δ_p_，即孔隙系数差与附加荷载相应应力之比，Vc = (1+e0)/a，可以写成
即 s = A/Vc [cm]
如果土壤由多层组成，则需分别计算每一层的沉降 s，各单层沉降之和即为总沉降 Σ_s_。