沉降
沉降（subsidence；settlement），又称为地基沉降，指建筑物或构筑物在荷载的作用下，其地基发生的竖向变形。
1925年，太沙基（Terzaghi）创立土力学。1963年，英国剑桥大学提出的剑桥弹塑性模型，该模型是第一个现代土的本构模型。中国在20世纪80－90年代研究热潮达到顶峰，大多数搞土力学研究的高校和科研单位都有开展土的本构模型的研究。杨光华用向量理论和张量理论的结合，推导出了广义（塑性）位势理论，于1991年以多重势面理论发表于《岩土工程学报》。
地基在外荷载作用下，土壤将在x、y、z三个方向发生变形，但对大多数建筑物来说，最重要的还是地基竖向变形引起的基础沉降。地基土壤内具有代表性的某一点的时间沉降量关系曲线中，沉降量S是由三部分组成：S=Sd+Sc+S，其中Sd——瞬时沉降量；Sc——固结沉降量；S——次固结沉降量。沉降分均匀沉降与不均匀沉降，后者的危害更大。均匀沉降亦有限制，超过后会给生产和人民生活带来危害，为此，要采取措施限制沉降。
词源定义
沉降指地基在建筑物荷重下发生的竖向变形。
历史沿革
地基的沉降与承载力是土力学中最基本的问题，也是工程应用最多的问题。太沙基（Terzaghi）1925年创立土力学的近百年来，还没有得到很好的解决。1963年，英国剑桥大学提出的剑桥弹塑性模型，该模型是第一个现代土的本构模型。中国在20世纪80－90年代研究热潮达到顶峰，大多数搞土力学研究的高校和科研单位都有开展土的本构模型的研究。杨光华当时所在的广东省水利水电科学研究所也参与了研究。广东水科所团队当时也开展土的本构模型的研究，建立了弹塑性模型，还自主开发了有限元程序。这段时间里，杨光华一直在学习和思考本构模型的数学理论基础的问题。面对用于建立土的本构模型的各种理论，杨光华发现它们多是从物理力学概念出发建立的，经过研究发现用数学的方法可以打通各种理论的关系。杨光华用向量理论和张量理论的结合，推导出了广义（塑性）位势理论，于1991年以多重势面理论发表于《岩土工程学报》。
构成
根据对黏性土地基在荷载作用下的实际变形特征的观测和分析可知，黏性土的沉降按其发生的次序，通常可以分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降3部分，即可以认为黏性土地基的沉降s由3部分不同的沉降组成：s=sd+sc+ss，式中sd——瞬时沉降（也称为初始沉降）；sc——固结沉降（也称为主固结沉降）；ss——次固结沉降（也称为蠕变沉降）。
①瞬时沉降是加荷后立即发生的沉降。对于饱和或接近饱和的黏性土，加载瞬间土中水来不及排出，在不排水和恒体积状况下，侧向挤出变形几乎在加载的瞬时发生，所以称为瞬时沉降。②固结沉降是指饱和或接近饱和的黏性土在基础荷载作用下，随着超静孔隙水压力的消散，土骨架产生变形所造成的沉降，固结沉降速率取决于孔隙水消散的速率。③次固结沉降是指主固结过程（超静孔隙水压力消散过程）结束后，在有效应力不变的情况下，土骨架仍随时间继续发生变形，这种变形的速率与孔隙水排出的速率无关。
分类
沉降分均匀沉降与不均匀沉降，后者的危害更大。均匀沉降亦有限制，超过后会给生产和人民生活带来危害。
不均匀沉降指地面或同一结构体中，相邻的两个位置（地基，基础等）沉降量不一致导致地表平整度发生变化的现象。在多年冻土区，不均匀沉降是由土性、地下冰分布、上部荷载，以及冻结融化过程、固结和排水等过程差异引起的。不均匀沉降可以通过沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜等指标进行评估。
计算方法
根据沉降的弹性力学方法推导而得的计算基础底面沉降S的公式S=（1-μ2）/EωBpo，式中B为矩形荷载（基础）的宽度或圆形荷载（基础）的直径；po为基底附加应力；ω为沉降影响系数，按基础的底面形状、刚度及计算点位置而定，有现成表可查；E、μ分别为土的弹性模量与土的泊松比。
产生原因
沉降的原因有很多，主要归类为以下几个：
①脆弱土体软弱地基：土壤成分不同，也会影响地面上结构体的稳定。在出现沉降的案例中，尤以湿陷性黄土、软土、黏土、淤泥质土、人工填土、膨胀土、冻土等特殊土体等情况最多，沙土和砾石类等土体则颗粒粗糙，保水性和稳固性能差，也易发生沉降。②回填土处理不到位：土方回填前未对天然地表进行有效处理，地基处理不到位，反复开挖引起二次沉降；③季节变化影响基础：季节变化对浅基础的影响，周边管线泄漏或者特大暴雨，地下水进入地基；④建筑物附近开挖基坑：建筑物附近开挖基坑且过量抽取地下水，附近有开挖的大型较深基坑，造成水土流失、地基滑移或沉陷；⑤邻近交通要道：建筑物附近有交通要道，地基常年受到振动而引起振密变形，局部下沉。⑥地勘不到位：地勘工作欠缺考虑，建筑物未经正确验算，⑦改建加层，承载力不足：改建加层，变更使用，增加荷载或超载，造成基础承载力不足；⑧地质运动、大量开采地下水：地壳运动、海平面上升等会引起区域性沉降，大量开采地下水，则会引起城市局部的地面沉降。
表现形式
住宅
①门窗：无法关严、地下室采光口下沉；②墙壁：墙体出现裂缝（裂缝顶端通常较宽）、砖墙脱落；③地板：地板不平有斜度（地板放圆球即可测试），台阶下陷；④管线：屋内水管漏水、地漏渗水；⑤楼体：从外看，整栋楼整体会有程度不一的倾斜。
工业厂房
①精密产品：精度下降、残次品增加；②生产设备：机器运转异常，产线设备整体倾斜；③地坪地面：地面不平整；④仓库货架：出现不同程度倾斜。
影响
超出国家安全标准的地面沉降会给日常生活带来不便，如门窗变形无法关严、墙砖脱落、墙体裂缝、管道破坏、房屋倾斜、台阶下陷，有采光地下室的则会出现采光口下沉，采光效果下降，雨水倒灌地下室等，严重时还会影响房屋使用安全，造成房屋倾倒、危及人员生命安全。
此外，沉降对一些精度要求高的自动化车间及仓储类厂房的影响也是巨大的，设备基础一旦发生沉降，无疑会影响整条产线。设备沉降往往表现为出现明显倾斜，且地面不平整。沉降一方面会影响车间生产效率和产品精度，增加运营成本，影响品牌信誉，另一方面则会影响厂房的存储能力，空间使用率低。以高科技产品为例，自动化仪器生产的芯片，有固定的纹路、大小、厚度等要求，发生沉降时，设备本身的位置会有所变动，将造成芯片精度不契合或裁剪的大小参差不齐，次品率增加，这对于品牌信誉和盈利将造成不可挽回的损失。
不均匀沉降的预防措施
钻探报告
从钻探报告入手，确保其真实性和可靠性，地质钻探报告是一门专门的科学，来不得半点虚假。钻探报告是设计人员的主要设计依据，必须提高地质勘测人员的业务水平、政治素质和职业道德素质，加强责任感，这样才能使钻探报告具有真实性和可靠性。
设计
从设计入手，采取多种措施，增强多层住宅的基础刚度和整体刚度。建筑措施，多层住宅的平面形状应力求简单，规则整齐，尽量避免形状复杂，阴角太多；避免建筑物有显著的高差或荷载差异。在软土地区建筑物的裂缝事故，往往以有高度差异或荷载差异的建筑物为多见，尤其是高、低或轻、重单元连成一体未设置沉降缝时易发生。
设置沉降缝，多层住宅的单位体长度应控制在55m以内，长度较大的住宅，考虑在适应部位设置沉降缝；对于平面图形复杂的，或有层高差及荷载显著不同的，要在其转折处，层高差处或荷载显著不同的部位设置沉降缝；在地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同处设置沉降缝。结构措施，控制建筑物的长高比。长高比是保证砖石承重结构建筑物刚度的主要因素。长高比大的建筑物，调整地基不均匀变形的能力就差，相反，如将建筑物长高比限制在一定范围内，它就具有较大的调整地基不均匀变形的能力。合理布置纵横墙。承重结构的墙身是房屋挠曲的主要受力构件，它具有调整不均匀变形的能力。纵、横墙的布置合理与否，对建筑物的整体刚度影响很大。如纵墙贯通而横墙密布，则犹如空胀多肋深梁，刚度很大，这时基础沉降也较均匀。为了保证建筑物的整体刚度，对于砖石承重结构的纵横墙应尽量贯通，横隔墙的间距不宜过大，一般不大于建筑物宽度的1.5倍为妥。
设置圈梁。在建筑物的墙体设置钢筋混凝土圈梁的主要作用是增强建筑物的整体性，它在一定程度上能防止或减少裂缝的出现，即使出现了裂缝也能阻止裂缝的发展。多层住宅的楼面板，屋面板必须认真贯彻市建委（1999）第037号文精神，一律采用现浇钢筋混凝土结构的，多层住宅的基础及主体结构必须用商品混凝土浇捣。
地基和基础措施
①多层住宅的地基基础设计必须以控制变形值为主，设计单位必须进行基础最终沉降量和偏心距离的验算。②当天然地基不能满足建筑物沉降变形控制要求的，必须采取技术措施，一般可采用打予制钢筋混凝土短桩。③同一建筑物尽量采用同一类型的基础并理置于同一土层中。
施工
从施工入手，切实提高施工质量。①砂浆的品种、强度等级必须符合设计要求。②砖的品种、强度必须符合设计要求，砌体组砌形式一定要根据所砌部位的受力性质和砖的规格来确定。③正确设置拉结筋。砖墙砌筑前，应事先按标准加工好拉结筋，省得工人们来乱拿钢筋。④不准任意留直槎甚至阴槎，构造柱马牙槎不标准，将直接影响到墙体的整体性和抗震性。为此要加强对操作工人的教育，不能图省事影响质量；为保证构造柱马牙槎高度，不宜超过标准砖五皮，多孔砖三皮；转角及抗震设防地区临时间断处不得留直槎；严禁在任何情况下留阴槎。⑤加强多层住宅的沉降检测。施工期间，施工单位必须按设计要求及规范标准埋设专用水准点和沉降观测点。主体结构施工阶段，每结构层沉降观测不少于一次；主体结构封顶后，沉降观测2个月不少于一次。监理单位必须进行检查复测，并将资料列入工程质量评估内容。
治理与处理
建（构）筑物在建成之后，根据结构层高等的差异，会有不同的沉降期，而沉降也是不可避免的，只是程度不同而已。发现地基下沉不要慌，首先要找到处理方法和下沉的原因，再对症下药。
处理方法
1、发现楼房或厂房发生了沉降，首先要找的应当是物业，物业会联系开发商。2、如果开发商不予解决，可到住建部门去投诉。3、房屋安全检测部门对房屋安全程度的考量、沉降检测公司对沉降原因的报告、追问责任人、理清赔偿事宜、等待沉降治理。
治理方法
建（构）筑物的沉降分为均匀和不均匀沉降，允许范围内的均匀沉降是不会影响使用和人员安全的。而一旦出现了不均匀沉降，则要重视并采取措施及时遏止了。
1、地基下沉较均匀的情况下，需要填补下沉的部分。即使是一般性裂缝，如若干年后不发展，则可以认为不影响结构安全使用，可采用填缝修补或灌浆修补。2、地基不均匀沉降，则是同一结构体中，相邻的两个基础沉降量出现差异。如果差异沉降过大超过一定限度时，将会产生裂缝、倾斜甚至破坏。因此，及时治理沉降是维护建筑物安全使用的重要保障。及时寻找专业的沉降治理公司，根据沉降原因，制定相应的解决方案来进行处理。
随着中国现代化建筑高度和体量都在呈几何式发展，现行治理沉降的方法主要有打桩法、换填土层法、振冲法、补桩法等，但这些方法最大的缺陷就是工期长、噪音大、污染环境，还会导致较多粉尘危害人体健康。沉降治理行业内的前沿技术，则早已实现“零污染、工期短、无干扰”，比如土体固化、非开挖修复技术等工艺，取代了传统施工工艺中的一部分缺陷，转之以清洁、环保的优点。
其他相关概念
地面沉降（land subsidence）指大面积的地面下沉现象。造成地面沉降的自然因素是地壳的构造运动和地表土壤的自然压实；人为的地面沉降广泛见于一些大量开采地下水的大城市、石油或天然气开采区、固体矿产采空区；高大建筑物的重荷载以及地面下施工，如地铁施工，也可引起的地面沉降。最强烈的地面沉降发生于美国长滩威尔明顿市油田，其最大累积沉降量达9米。上海市从1921年发现地面下沉开始，到1965年止，最大的累计沉降量已达2.63米，影响范围达400平方千米。中国已有50余座城市出现地面沉降，其中长三角地区、华北平原和汾渭盆地已成重灾区。
地面沉降会对地表或地下构筑物造成危害；在沿海地区还能引起海水入侵、港湾设施失效等不良后果。人为的地面沉降主要是过量开采地下液体或气体，致使贮存这些液、气体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低，有效应力相应增大，从而导致地层的压密。基于上述机制，上海市于1965年后采用人工回灌方法，使地下水位回升、地面部分回弹，比较成功地控制了地面沉降。1966～1987年，累计沉降量仅36.7毫米，年平均沉降量为1.7毫米。
参考资料
以科技匠心作答土力学百年之问——记广东省水利水电科学研究院名誉院长杨光华.百家号.2025-04-10
地面沉降.中国大百科全书.2025-04-10
不均匀沉降.中国大百科全书.2025-04-10
关于地基沉降，你一定要知道的那些事！.百家号.2025-04-10