該隧道洞身經(jīng)過的地層有第四系全新統(tǒng)坡積砂質(zhì)黃土、碎石土；二疊系下統(tǒng)炭質(zhì)板巖、板巖、砂巖，三疊系中統(tǒng)板巖、砂巖等。山坡表層覆蓋有第四系全新統(tǒng)坡積黏質(zhì)黃土，坡積、滑坡堆積粗角礫土、碎石土等。
隧道工程位于禮縣－柞水冒地槽褶皺帶及南秦嶺冒地槽褶皺帶分界處，兩構(gòu)造單元以合作－岷縣斷裂構(gòu)造帶F3為界。區(qū)域斷裂F3長160km，寬20～40km，其西段為一系列走向北70°～80°東向北陡傾的疊瓦式構(gòu)造，東段由數(shù)條長20～60km的斷裂構(gòu)成，斷層面以北傾為主，傾角50°～70°，總體呈南西凸出的弧形。從斷層面大量擦痕及派生褶皺組成的入字型構(gòu)造表明北盤向南東斜沖，致使中石炭統(tǒng)推覆在下二疊統(tǒng)之上、下二疊統(tǒng)逆沖于下三疊統(tǒng)之上，破碎帶寬達600m以上。
受合作－岷縣斷裂構(gòu)造帶F3影響，隧道工程范圍內(nèi)二疊系及三疊系砂巖、板巖地層褶曲構(gòu)造及斷層構(gòu)造極其發(fā)育。F3斷層及其次生斷層f22、f23、f24通過隧道洞身，隧道工程地質(zhì)條件差。
