其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形；而无纺布亦是一种高分子短纤维化学材料，通过针刺或热粘成形，具有较高的抗拉强度和延伸性，它与塑料薄膜结合后，不仅增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力，而且由于无纺布表面粗糙，增大了接触面的摩擦系数，有利于复合土工膜及保护层的稳定。同时，它们对细菌和化学作用有较好的耐侵蚀性，不怕酸、碱、盐类的侵蚀，在避光使用情况下，使用寿命长。
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因为坝坡面是挡水建筑物，要承受风浪压力，所以需要有护面措施，本工程设计采用干砌大块石护面。
护面块石需要坚硬、密实、能长期耐风化，并有有重量个体，能够承受风浪压力及水流冲刷力的作用。
护面块石的重量及Q及护面厚度参照《堤防工程设计规范》GB50286—98）中附录D.3的方法确定。计算公式：
式中：Q——主要护面层护面块石个体质量（t）
rb——人工块石的重度（KN/m3） rb=24KN/m3
r——水的重度 r=10KN/m3
H——设计坡高 H=
KD——稳定系数，KD=5.5
t——块石护面层厚度
n——护面块石层数n=1
c——系数 c=1.4
m——斜坡坡度
经计算：Q=48kg，t=0.29m，取干砌块石护面厚度t=0.3m。
为防止风浪水流将坝壳保护层粘土颗粒带走，在块石护面下铺设厚度为0.1m的碎石（砂砾石）作垫层兼反滤层。
复合土工膜防渗体结构由基面、复合土工膜、保护层、块石（或砼）护坡共四层组成，现将各层设计分述如下：
基面设计
为防止复合土工膜上铺填土层顺其表面滑动，增加保护层（包括护面）的稳定性，将上游铺膜坝壳表面开挖成台阶段，每级高差为0.3m，水平宽根据坡比而定，斜坡设计为1 : 1.0，开挖成形后，将表面的砖、石块及*根树等清除干净，并用拍板将表面打紧，平整。
复合设计
根据的产品主要特能，结合周头水库的具体情况，设计选用WCD-1型二布一膜的复合土工膜。
保护设计
复合土工膜的防渗效果取决于施工中和运行过程中塑料膜的完好程度，为了防止人畜踩踏，动植物破坏以及减少光热作用，由于它们是高分子化纤聚合物，故应避免阳光的直接照射，所以复合土工膜上应铺保护层。
保护层的颗粒直径不能太大，否则会刺破复合土工膜，一般对保护层的颗粒直径大小要按下式进行近似估算。
为了安全起见，要求实际土料颗粒直径d不大于6mm，故本工程采用筛制的粉质粘土，其它要求与坝体土料填筑要求一样。保护层取200mm，下面100mm用筛制土，上面100mm用非筛制土。对非筛制土，应挑出较大石块等其它杂物 。
