地面沉降造成的地面变形主要有两种形式，即垂直位移和水平位移。
(一)垂直位移
地面沉降以地层的垂直位移变形为主，并随各地点有效应力增量大小的不同而不同。在宏观上呈现出开采中心垂直沉降量最大，随距离开采中心长度的增加，地面垂向沉降量逐渐减小(图6-3)。在土体的总应变中，垂直应变量比水平应变量可大一个数量级。
由于垂直应变不均匀，在沉降区中心，两侧土体会向中心挤压，产生剪切破裂面，地面出现地裂缝。
美国斯坦福研究院和格兰特、里伦斯基的研究成果证实，沉降中心附近存在集中的压缩带(图6-4)，在那里挤压应力较明显，可形成挤压性的“逆断层”和地裂缝。地面的这种变形方式，会给建筑物稳定造成巨大威胁，导致建筑物不均匀下沉、倾斜和开裂。
图6-3 面沉降的垂向位移量分布曲线
图6-4 面沉降不同变形区的分布
(二)水平位移
地面沉降垂直变形的过程中，土体也会形成侧向拉力，产生水平位移。与垂直位移相比，水平位移形成的变形量要小得多，明显的水平位移出现在沉降中心两侧的中间地带(图6-5)，此地带的两侧水平位移逐渐减小。
根据水平位移的空间分布图，格兰特和里伦斯基指出，地面沉降中心两侧的中间地带存在土体拉力区，在平面上呈圆环状包围着沉降中心(图6-4)，区内土体受拉张力作用，往往形成多条长度较小、彼此不相连的地裂缝，这些地裂缝在总体上呈同心圆。位于此区的建筑物会因土体开裂而遭到破坏。
图6-5 面沉降的水平位移量分布曲线