用填筑于坝体中心的渗透系数较低的粘性土体作为防渗设备的土石坝。此类坝由心墙或斜心墙防渗；上下游坝壳支撑心墙保持坝体稳定；下游坝趾设排水以排除坝体、坝基渗水，并可保护下游坝脚不受冲刷（见图）。当坝址附近有大量透水砂砾料和较少的粘性土料，地基的预估沉陷量偏大时，采用这种坝型是适宜的。与均质土坝相比，其下游浸润线较低，边坡可陡些，而上游边坡陡于斜墙坝，故工程量常较均质土坝、粘土斜墙坝少，为此，高土石坝多趋向于采用心墙坝。中国碧口水电站及陕西石头河水库大坝，坝高超过100米，都采用心墙坝。

粘土心墙坝

粘土心墙可垂直或略向上游倾斜布置，其顶部高程不低于最高库水位，顶宽考虑施工要求不小于2米，自墙顶向下游逐渐加厚，薄心墙边坡可陡于1.0.2，厚心墙边坡可达1∶1，甚至更缓。心墙厚度不得小于承受水头与心墙土料允许渗透坡降的比值。心墙与坝壳间一般设置反滤过渡层，心墙底部用截水槽与坝基不透水层相连接。当不透水层为基岩时，为防止集中渗流对心墙底部粘土的冲刷，常设混凝土垫或混凝土齿墙。心墙与岸坡的连接处可扩大断面以延长渗径，防止接触冲刷。

心墙土料可就地取材，以残积土、冰碛土、沉积土为好，风成土及湖积土较差。其物理指标以粘土含量30～50%、渗透系数1×10^-6～1×10^-8厘米/秒、含水量15～25%为宜。坝壳可用一种或多种透水料如砂、砾（卵）石、风化石碴等填筑。坝壳料的渗透系数应比心墙料大100倍以上，以加强防渗效果；应具有较高的抗剪强度，以利于稳定；颗粒级配应连续，以利于压实。此外，对影响抗剪强度和渗透稳定性的细粒含量应限制在规定范围之内。心墙粘土宜用羊足碾或气胎碾压实；砂石料及块石、石碴分别用振动碾压实。若填筑质量不良将使沉陷量过大。建坝初期易使心墙由于不均匀沉陷而出现纵向裂缝；后期由于心墙固结缓慢，沉陷量常大于同期坝壳沉陷量，此时，将发生拱效应，使心墙出现隐蔽的水平张拉裂缝而造成渗水通道，甚至引起心墙破坏。

粘土心墙坝的渗透及稳定计算见土坝渗流及坝坡稳定。