土工膜产品具有强度高、延展性好、耐酸碱、抗腐蚀及老化、防渗性能好、具有顺坡排水的能力等特点，作为堆石坝的防渗材料是十分合适和经济的。西班牙1984年建成的初期高97m、后加高至134m 的拉莫斯堆石坝，就是采用复合土工膜防渗的堆石坝。
  土工膜在堆石坝中的防渗布置型式主要有两种，一种是土工膜心墙堆石坝，即土工膜位于堆石坝中央，作为防渗心墙使用；另一种是土工膜斜墙堆石坝，即土工膜铺设在堤坝上游面。
   土工膜斜墙堆石坝坝体结构简单，但因受土工膜与膜上下保护层间摩擦系数差异的影响，该类坝型随上游坡面坡度不同，结构措施会有所差别。当坝体上游坡面坡度较平缓时，结构布置简单，只需在平整的坝坡面直接铺设土工膜，然后在其表面作必要的保护层即可。此时，土工膜靠自身摩擦力就能保持稳定。当坝体上游坡面坡度较陡时，自身摩擦力已不足以使土工膜在坡面上维持稳定时，便需要采取下垫层浇无砂混凝土、使用胶粘剂等其他措施帮助增加各材料间的摩擦力，维持结构稳定。
   因为土工膜斜墙堆石坝可以在平整稳固的下垫层上铺设和拼接土工膜，土工膜被堆石棱角刺破或顶破损伤的可能性大大降低，膜块的拼接质量也可以通过充气法或充水法进行检查，拼接后土工膜的完整性也得以保证，长期运行后，也可以方便的维修和更新土工膜，以延长堆石坝的使用年限。
   土工膜心墙堆石坝中土工膜布置有竖直铺设和折线型两种，施工时可与坝体填筑协同进行。折线型铺设会比直线铺设增加50%土工膜的量，但因折线型敷设的土工膜较为松弛，所以，适应坝体变形的能力更好，所受到的拉应力和拉应变也会比直线型的更小且采用分层填筑，施工干扰较小。而直线型铺设则需用大量专门的装配式支架悬挂土工膜，再在两侧填筑坝体，以此形式逐层上升筑坝，施工难度和干扰均较大。