土工膜是柔性的，需要穩固的支持層。膜下支持層的作用就是使土工膜放在堅實的面層上，使得土工膜的受力和變形趨于均勻化，避免應力集中或過大的局部變形導致防滲層的破壞。一般情況下，土工膜直接鋪設在壓實、整平的地基土層面上，這時地基土層就作為支持層。對于場地條件比較復雜，則需要設置專門的支持層;或場地表面存在樹根、碎石等雜物，土工膜存在被刺破的風險，則需要在土工膜與支持層之間設置必要的防護層。膜下防護層、支持層的設置與否，與工程類別、場地條件密切相關，需因地制宜地作出選擇。

對于渠道和水池等中小型工程，在地基和級配良好的透水地基上，只要做好排水措施，消除地下水的影響，以及清除樹根等雜物，經整平壓實，土工膜可直接鋪在其上，不需要設置專門的支持層或防護墊層。對于一般土基，宜設置透水材料作為膜下防護墊層，如膜下鋪設土工布，不僅可以保護土工膜不受墊層內尖銳顆粒刺破，還可以排除膜下積水。

對于堆石壩上游面用土工膜防滲，則應在膜下鋪設墊層和過渡層。在壤土或砂壤土壩面上鋪設土工膜防滲時，應在土工膜與壤土或砂壤土之間鋪設土工布或選擇復合土工膜，使膜下的土工布可以將通過膜接縫處或通過土工膜漏過的水經過土工布而進人集水管排出，以免水位下降時，膜后滯留的水反壓土工膜而使防滲層失穩。