地面沉降机理研究包含临界水位的研究、不同水位变化条件下地层变形特征的研究、地层结构地层变形特征研究、软土次固结变形的研究、数学模型研究等。（1）天津市地质环境监测总站率先提出“地面沉降临界水位”的基本概念，在开采地下水时使地下水位控制在临界水位之内，减少含地层压缩，达到控制地面沉降目的。（2）通过对分层标组监测资料的研究，分析持续较低水位、水位回升后再下降等不同水位变化下的地面沉降响应特征。（3）精细研究地层结构，确定地层时代，划分含水层、隔水层，确定地面沉降主压缩层，研究复杂地层地区地面沉降形变特征和规律。（4）建立第四系的水文地质概念模型和地层压缩概念模型，并建立相应的准三维水流数学模型和一维地层压缩数学模型，反映地下水开采与地面沉降的关系。（5）研究软土的分布规律、工程地质特性等对地面沉降的影响，分析了软土次固结的变形特征和规律。（6）认识深层地下水资源组成，提出了控制地面沉降的条件下深层地下水安全开采量评价方法。（7）依据监测数据，确定工程建设阶段不同施工方式、不同建筑类型对地面沉降的影响范围、地面沉降量及影响持续时间。
通过日渐深入的地面沉积机理研究，为精准防控地面沉降提供了技术保障，为政府制定地面沉降防治措施提供了理论基础。（1）支撑了不同时期控沉计划及工作方案的编制，地面沉降防治成效显著，区域地面沉降明显减缓。（2）支撑政府建立了控沉法规制度体系，使我市沉降防治工作有章可循、有法可依，实现依法控沉。（3）支撑了《天津市地下水超采综合治理实施计划》的出台，加大地下水监管力度，以深层地下水“零”开采为最终目标，切实解决地下水超采问题。